运用化学反应原理研究碳、氮、硫等单质及其化合物的反应有重要意义；
（1）甲醇是重要的可再生燃料。已知在常温常压下：
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_________。
（2）利用催化氧化反应将转化为是工业上生产硫酸的关键步骤．
①一定条件下，将SO2与O2以体积比2:1置于一体积不变的密闭容器中发生上述反应，能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．体系的密度不发生变化
b．体系中硫元素的质量百分含量不再变化
c．SO2与SO3的体积比保持不变
d．容器内的气体分子总数不再变化
e．单位时问内转移4 mol电子，同时消耗2molSO3
②T℃时，在1L密闭容器中充入0.6 molSO3，下图表示SO3物质的量随时间的变化曲线。达到平衡时，用SO2表示的化学反应速率为________；SO3的转化率为________（保留小数点后-位）：T℃时，反应
的平衡常数为_______;T℃其他条件不变，在8min时压缩容器体积至0.5 L，则n(SO3)的变化曲线为________（填字母）。
（3）有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A物质的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示。
电池正极的电极反应式是_____电解质溶液的pH______（填写增大、减小、不变），A.物质是______（写化学式）。
工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如图所示：
（1）工业生产时，制取氢气的一个反应为：CO+H2O(g)
CO2+H2
T℃时，往1L密闭容器中充入0.2mol CO和0.3mol水蒸气。反应建立平衡后，体系中c(H2)=0.12mol·L－1。该温度下此反应的平衡常数K=" _____" （填计算结果）。
（2）合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；△H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T1 ___ 573K（填“>”、“<”或“=”）。
| T/℃ |
T1 |
300 |
T2 |
| K |
1.00×107 |
2.45×105 |
1.88×103 |
（3）N2和H2以铁作催化剂从145℃就开始反应，不同温度下NH3的产率如图所示。温度高于900℃时，NH3产率下降的原因是 。
（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气，目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮氧化物还原为氮气和水，其反应机理为：
CH4(g)+4NO2=(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)； △H=－574kJ·mol－1
CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)； △H=－1160kJ·mol－1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：
（5）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极碱性条件下发生反应的电极反应式为 。
过氧化氢是用途很广的绿色氧化剂，它的水溶液俗称双氧水，常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题：
（1）写出在酸性条件下H2O2氧化氯化亚铁的离子反应方程式：____________。
（2）Na2O2,K2O2以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢，目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用，过滤即可制得。则上述最适合的过氧化物是________。
（3）甲酸钙[ (HCOO)2 Ca]广泛用于食品工业生产上，实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入到质量分数为30%-70%的过氧化氢溶液中，则该反应的化学方程式为________。过氧化氢比理论用量稍多，其目的是________。反应温度最好控制在30 -70℃，温度不易过高，其主要原因是________。
（4）下图是硼氢化钠一过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近溶液的pH_____（填“增大”、
“减小”或“不变”）。
（5）研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。250℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2 (g)＋CH4(g) 
2CO(g)＋2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表：
| 物 质 |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
| 体积分数 |
0.1 |
0.1 |
0.4 |
0.4 |
①此温度下该反应的平衡常数K=__________
②已知：CH4(g)＋2O2(g) ===CO2(g)＋2H2O(g) △H=－890.3 kJ·mol－1
CO(g)＋H2O (g) ===CO2(g)＋H2 (g) △H="+2.8" kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g) ===2CO2(g) △H=－566.0 kJ·mol－1
反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H=________________
Ⅰ.工业上可用煤制天然气，生产过程中有多种途径生成CH4。写出CO2与H2反应生成 CH4和H2O的热化学方程式 。
已知：① CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g) ΔH＝－41kJ·mol－1
② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73kJ·mol－1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH＝－171kJ·mol－1
Ⅱ.电子产品产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
按要求回答下列问题：
（1）滤渣1中存在的金属有____________。
（2）已知沉淀物的pH如下表：
| |
氢氧化物开始沉淀时的pH |
氢氧化物沉淀完全时的pH |
| Fe2+ |
7.0 |
9.0 |
| Fe3+ |
1.9 |
3.7 |
| Cu2+ |
4.9 |
6.7 |
| Al3+ |
3.0 |
4.4 |
①则操作②中X物质最好选用的是___________（填编号）
a．酸性高锰酸钾溶液 b．漂白粉 c．氯气 d．双氧水
②理论上应控制溶液pH的范围是________________________。
（3）用一个离子方程式表示在酸浸液中加入适量铝粉的反应：________________
（4）由CuSO4·5H2O制备CuSO4时，应把CuSO4·5H2O放在 （填仪器名称）中加热脱水。
（5）现在某些电器中使用的高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O
3Zn（OH）2 + 2Fe（OH）3 + 4KOH，
该电池放电时负极反应式为 ，每有1mol K2FeO4被还原，转移电子的物质的量为 ，充电时阳极反应式为 。
对氮及其化合物的研究具有重要意义。
（1）在1 L密闭容器中，4 mol氨气在一定条件下分解生成氮气和氢气。2 min时反应吸收热量为46.1 kJ，此时氨气的转化率为25％。该反应的热化学方程式为_____________，这段时间内v(H2)=_________。
（2）298K时．在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g)
N2O4(g) 
=-akJ·mol-1(a>0)，N2O4的物质的量浓度随时间变化如图所示。达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍。
①298K时，该反应的化学平衡常数为_________(精确到0.01)；
②下列情况不是处于平衡状态的是__________(填字母序号)；
a．混合气体的密度保持不变
b．混合气体的颜色不再变化
c．气压恒定时
③若反应在398K进行，某时刻测得n(NO2)=0．6 mol，n(N2O4)=1．2 mol，则此时v正____v逆(填“>”、“<”或“=”)。
（3）用氨气可设计成如图所示燃料电池，产生的X气体可直接排放到大气中。则a电极电极反应式为________________。
（4）t℃下，某研究人员测定NH3·H2O的电离常数为1．8×10-5。NH4+的水解常数为1．5×10-8，则该温度下水的离子积常数为___________，请判断t_____25℃(填“>”、“<”或“=”)。
“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题。
Ⅰ．用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：
C+ KMnO4+ H2SO4→ _CO2↑+ MnSO4 + K2SO4+ H2O
Ⅱ．工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO（同时产生H2），CO和水蒸气在一定条件下发生反应也能制取氢气：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) △H＝－41 kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其在相同温度下发生反应。相关数据如下：
| 容器编号 |
起始时各物质物质的量/mol |
达到平衡的时间 |
达平衡时体系能量的变化/kJ |
|||
| CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
|||
| ① |
1 |
4 |
0 |
0 |
t1 min |
放出热量：32.8 kJ |
| ② |
2 |
8 |
0 |
0 |
t2 min |
放出热量：Q |
（1）容器①中反应达平衡时，CO的转化率为 。
（2）计算容器②中反应的平衡常数K= 。
（3）下列叙述正确的是 （填字母序号）。
a．平衡时，两容器中H2的体积分数相等
b．容器②中反应达平衡状态时，Q =" 65.6" kJ
c．反应开始时，两容器中反应的化学反应速率相等
d．容器①中，反应的化学反应速率为：
e．平衡时，容器中的转化率：① < ②
Ⅲ．工业上利用用CO2来生产燃料甲醇的反应原理：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g),某些化学键的键能数据如下表：
则该热化学反应方程式为 。
Ⅳ．将CH3OH设计成燃料电池，其利用率更高，下图是利用甲醇燃料电池进行某种电化学反应的示意图。
①写出该燃料电池的负极电极方程式 。
②若A、B是石墨电极，X为NaCl溶液，当A极产生22.4L气体(标况下)，则理论上消耗CH3OH 克。
③若乙池要实现铁上镀铜，则A电极选择 。
A、B、C、D、E、F是六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A、D及C、F分别是同一主族元素，A元素的一种核素无中子，F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍，B元素的的最外层电子数是内层电子数的2倍，E元素的最外层电子数等于其电子层数。
请回答：
（1）A、D、F形成化合物的电子式为_______。
（2）工业上在高温的条件下，可以用A2C和BC反应制取单质A2。在2L密闭容器中分别充入1 mol A2C和1 mol BC，一定条件下，2 min达平衡时生成0.4 mol A2，则用BC表示的反应速率为_____________。下列关于该反应的说法中正确的是________。
A．增加BC2的浓度始终不能提高正反应速率
B．若混合气体的密度不再发生变化，则反应达到最大限度
C．A2是一种高效优质新能源
D．若生成1 mol A2，转移2 mol 电子
（3）用A元素的单质与C元素的单质及由A、C、D三种元素组成的化合物的溶液构成燃料电池，写出该电池的电极反应式：负极____________，正极__________________。
CH4既是一种重要的能源，也是一种重要的化工原料。
（1）已知8.0 g CH4完全燃烧生成液体水放出444.8kJ热量。则
CH4(g）+2O2(g）＝CO2(g）+2H2O(l） ΔH＝ kJ·mol－1。
（2）以CH4为燃料可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池，其工作原理如图所示，则通入a气体的电极名称为 ，通入b气体的电极反应式为 。（质子交换膜只允许H+通过）
（3）在一定温度和催化剂作用下，CH4与CO2可直接转化成乙酸，这是实现“减排”的一种研究方向。
①在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示，则该反应的最佳温度应控制在 左右。
②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜（CuAlO2，难溶物）。将CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体，其离子方程式为 。
（4）CH4还原法是处理NOx气体的一种方法。已知一定条件下CH4与NOx反应转化为N2和CO2，若标准状况下8.96 L CH4可处理22.4 L NOx，则x值为 。
【化学——选修2：化学与技术】
某矿石中除含SiO2外，还有9.24% CoO、2.78% Fe2O3、0.96% MgO、0.084 % CaO，从该矿石中提取钴的主要工艺流程如下：
（1）在一定浓度的H2SO4溶液中，钴的浸出率随时间、温度的变化如图所示。考虑生产成本和效率，最佳的浸出时间为 小时，最佳的浸出温度为 ℃。
（2）请配平下列除铁的化学方程式：
Fe2(SO4)3+ H2O+ Na2CO3= Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+ Na2SO4+ CO2↑
（3）“除钙、镁”的原理反应如下：MgSO4+2NaF=MgF2↓+Na2SO4；
CaSO4+2NaF=CaF2↓+Na2SO4。已知KSP(CaF2)=1.11×10-10、KSP(MgF2)=7.40×10-11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中的c(Ca2+)/c(Mg2+)= 。
（4）“沉淀”中含杂质离子主要有 ；“操作X”名称为 。
（5）某锂离子电池正极是LiCoO2，含Li+导电固体为电解质。充电时，Li+还原为Li，并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中，电池反应为LiCoO2+ C6
CoO2+ LiC6。LiC6中Li的化合价为 价。若放电时有1mole－转移，正极质量增加 g。
金属单质及其化合物与工农业生产、日常生活有密切的联系。请回答下列问题：
（1）一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂，利用如下反应回收燃煤烟气中的硫。反应为：2CO（g）+SO2（g）
2CO2（g）+S（l）△H=-270kJ∙mol-1
其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，不考虑催化剂的价格因素，选择 为该反应的催化剂较为合理。（选填序号）
a.Cr2O3 b.NiO c.Fe2O3
选择该催化剂的理由是： 。
某科研小组用选择的催化剂，在380℃时，研究了n（CO） : n（SO2）分别为1:1、3:1时，SO2转化率的变化情况（图2）。则图2中表示n（CO） : n（SO2）＝3:1的变化曲线为 。
（2）科研小组研究利用铁屑除去地下水中NO3-的反应原理。
①pH＝2.5时，用铁粉还原KNO3溶液，相关离子浓度、pH随时间的变化关系如图3（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t1时刻前发生反应的离子方程式 ；t1时刻后，反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有明显变化，可能的原因是 。
②若在①的反应中加入活性炭，可以提高除去NO3-的效果，其原因可能是 。正常地下水中含有CO32－，会影响效果，其原因有：a．生成FeCO3沉淀覆盖在反应物的表面，阻止了反应的进行；b． 。
（3）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、环保等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li
LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。放电时电池正极反应为 。
为应对环境污染，使得对如何减少煤燃烧和汽车尾气中各种含碳、氮、硫等气体的排放，及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。
（1）为减少煤燃烧中废气的排放，常将煤转化为清洁气体燃料。请写出焦炭与水蒸气高温下反应的化学方程式： 。
（2）选择适当的催化剂在高温下可将汽车尾气中的 CO、NO转化为无毒气体。
已知：①2CO(g）+O2(g）=2CO2(g） ∆H1="-566" kJ∙mol-1
②2NO(g）+2CO(g） ⇋ N2(g）+ 2CO2(g） ∆H2="-746" kJ∙mol-1
则反应N2(g）+ O2(g）= 2NO(g）的∆H＝ kJ∙mol-1。
（3）在一定温度下，向1L密闭容器中充入0．5 mol NO、2 mol CO，发生上述反应②，20s反应达平衡，此时CO的物质的量为1．6 mol。在该温度下反应的平衡常数K= 。
（4）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为_______________。
（5）氮氧化物进入水体可转化为NO3─，电化学降解法可用于治理水中NO3─的污染。原理如图所示。
电源正极为 (填“A”或“B”），若电解过程中转移了0．4mol电子，则处理掉的NO3─为 g。
碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4（g），△H＜0；
利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。下列说法正确的是_______（填字母编号）。
| A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低 |
| B．缩小容器容积，平衡右移，△H减小 |
| C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时，CO的体积分数降低 |
| D．当4v正[Ni(CO)4]=v正(CO)时或容器中混合气体密度不变时，都可说明反应已达化学平衡状态 |
（2）CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒．为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO2将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫．
已知：CO(g)+ 1/2O2(g)=CO2(g) △H=-Q1 kJ•mol-1
S(s) +O2(g) =SO2(g) △H=-Q2 kJ•mol-1
则SO2(g) +2CO(g) ="S(s)" +2CO2(g) △H=________________；
（3）对于反应：2NO（g）+O2═2NO2（g），向某容器中充入10mol的NO和10mol的O2，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P1、P2）下随温度变化的曲线（如图1）．
①比较P1、P2的大小关系_______________；
②700℃时，在压强为P2时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为_______(最简分数形式)；
（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图2所示．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为_______________；若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为________L。
北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。
（1）丙烷脱氢可得丙烯。
已知：C3H8(g )→CH4(g)＋HC≡H(g)＋H2(g） △H1 =+156．6 kJ·mol－1
CH3CH＝H2(g)→CH4(g)＋HC≡CHg ） △H2 =+32．4 kJ·mol－1
则相同条件下，反应C3H8(g)→CH3CH＝CH2(g)＋H2(g）的△H＝ kJ·mol－1。
（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 ；放电时CO32－移向电池的 （填“正”或“负”）极。
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5．60，c(H2CO3)=1．5×10-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3
HCO3－＋H＋的平衡常数K1= 。（已知10-5．60=2．5×10-6）
A、B、X、Y和Z是原子序数依次递增的短周期元素，其中A与Y同主族，X与Z同主族，A与B和A与X均可形成10个电子化合物；B的最高价含氧酸可与其气态氢化物反应生成盐，常见化合物Y2X2与水反应生成X的单质，其溶液可使酚酞试液变红。用元素符号或化学式回答下列问题。
（1）X在周期表中的位置是 ；五种元素的原子半径从大到小的顺序是 ；化合物Y2X2的电子式为 。
（2）X、Z的简单氢化物中沸点较高的是 ；原因是 。
（3）A与X和A与Z均能形成18个电子的化合物，这两种化合物发生反应可生成Z，其反应的化学方程式为：_________________________；
（4）A的单质与X的单质可制成新型的化学电源（KOH溶液作电解质溶液），两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电，则负极电极反应式为：_____________。
（5）写出化合物Y2X2与水反应的离子方程式：_________________________。
汽车尾气作为空气污染的主要来源之一，其中含有大量的有害物质，包括CO、NOx、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。对汽车尾气的治理使环境工作者面临了巨大的挑战。试回答下列问题：
（1）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ•mol-1
则由CH4将NO2完成还原成N2，生成CO2和水蒸气的热化学方程式是____________________；
（2）NOx也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO3、NaNO2，已知某温度下，HNO2的电离常数Ka=9.7×10-4mol•L-1，NO2-的水解常数为Kh=8.0×10-10mol•L-1，则该温度下水的离子积常数=______（用含Ka、Kh的代数式表示），此时溶液的温度______25℃（“＞”、“＜”、“=”）。
（3）化工上利用CO合成甲醇，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）△H=-90.8KJ•mol-1。不同温度下，CO的平衡转化率如右图所示：图中T1、T2、T3的高低顺序是________，理由是______。
（4）化工上还可以利用CH3OH生成CH3OCH3。在体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。
| 容器编号 |
温度（℃） |
起始物质的量（mol） |
平衡物质的量（mol） |
|
| CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
||
| Ⅰ |
387 |
0.20 |
0.080 |
0．080 |
| Ⅱ |
207 |
0.20 |
0.090 |
0.090 |
该反应的正反应为________反应（填“吸热”、“放热”），若起始是向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向_____方向进行（填“正”、“逆”）。
（5）CH3OH燃料电池在便携式通讯设备、汽车等领域有着广泛的应用。已知电池工作时的总反应方程式为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，电池工作时的示意图如右图所示：
质子穿过交换膜移向_____电极区（填“M”、“N”），负极的电极反应式为________。
粤公网安备 44130202000953号