(15分)铝及其化合物用途广泛
（1）铝元素的离子结构示意图为
（2）下列实验能说明Al的金属性(原子失电子能力)小于Na的是 (填序号)。
a．分别将Na和Al同时放人冷水中
b．测定等物质的量的Na和A1与酸反应生成H2的体积
c．向Al(OH)3悬浊液中加人足量NaOH溶液
d．用pH计测量NaCl溶液与AlC13溶液的pH
（3）工业上，用冰晶石作助熔剂、石墨作电极电解熔融氧化铝制铝，每生产1吨Al，阳极大约会损失0．6吨的石墨，则石墨被氧化为 (填化学式)。
（4）碳在高温下与Al2O3反应生成Al4C3固体和CO2该反应每转移1 mol电子，吸热a kJ,该反应的热化学方程式为____
（5）室温下，往0．2 mol·L-1 Al2 ( SO4)3溶液中逐滴加人1．0 mol·L-1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化的曲线如图所示
①a点溶液呈酸性的原因是(用离子方程式表示)_______
②c→d时，A1元素的主要存在形式是 (填化学式)
③根据图中数据计算,A1(OH)3的KSP ≈ 。
钠及其化合物具有广泛的用途。
（1）用Na2CO3熔融盐作电解质，CO、O2为原料组成的新型电池的研究取得了重大突破。该电池示意图如图：
负极电极反应式为 ，为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环。
（2）常温下，浓度均为0.1mol·L-1的下列五种钠盐溶液的pH如下表；
| 溶质 |
CH3COONa |
NaHCO3 |
Na2CO3 |
NaClO |
NaCN |
| pH |
8.8 |
9.7 |
11.6 |
10.3 |
11.1 |
上述盐溶液中的阴离子，结合H+能力最强的是_________（填离子符号），根据表中数据，浓度均为0.01mol·L-1的下列四种酸的溶液分别稀释100倍，pH变化最大的是________（填编号）。
A．HCN B．HClO C．CH3COOH D．H2CO3
（3）实验室中常用NaOH来进行洗气和提纯。
当300mL 1mol·L-1的NaOH溶液吸收标准状况下4.48LCO2时，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________________________。几种离子开始沉淀时的pH如下表：
| 离子 |
Fe2+ |
Cu2+ |
Mg2+ |
| pH |
7.6 |
5.2 |
10.4 |
当向含相同浓度Cu2+、Mg2+、Fe2+离子的溶液中滴加NaOH溶液时，_______（填离子符号）先沉淀，
Ksp[Fe(OH)2] Ksp[Mg(OH)2]（填“＞”、“＝”或“＜”）。
(12分)有机反应中常用镍作催化剂，某化工厂收集的镍催化剂中含Ni 64.0%，Al 24.3%、Fe 1.4%，其余为SiO2和有机物。这些含镍废催化剂经乙醇洗涤后可按下列工艺流程回收镍：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH如下：
| 沉淀物 |
Al(OH)3 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Ni(OH)2 |
| pH |
5.2 |
3.2 |
9.7 |
9.2 |
请回答下列问题：
（1）滤液A中存在的阴离子主要是______。
（2）硫酸浸取滤渣a后，所得滤液B中可能含有的金属离子是__________。
（3）滤液B中加入H2O2的目的是_______________。操作X的名称是 。
（4）含镍金属氢化物MH-Ni燃料电池是一种绿色环保电池，广泛应用于电动汽车。其中M代表储氢合金，MH代表金属氢化物，电解质溶液可以是KOH水溶液。它的充、放电反应为：xNi(OH)2＋M
MHx＋xNiOOH
电池充电过程中阳极的电极反应式为 ，放电时负极的电极反应式为 。
（1）室温下，pH=13的NaOH溶液中，水电离出的c(H+)=a；pH=10的CH3COONa溶液中，水电离出的c(H+)=b，则a∶b= 。
（2）中和相同体积、相同pH值的Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O三种稀溶液，所用相同物质的量浓度的盐酸的体积分别为V1、V2、V3，则三者关系为 ： 。
（3）已知(NH4)2A溶液是中性，又知将H2A溶液加入到Na2CO3溶液中有气体放出，试推断(NH4)2CO3溶液的
pH 7（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
（4）氯化铁溶液中加入碳酸钙粉末，发现碳酸钙逐渐溶解，同时还产生的现象有： ；用离子方程式表示产生上述现象的原因 。在饱和氯化铁溶液中加入一种单质，也会产生类似上述现象，这种单质是 （填字母）
| A．碳 | B．硫 | C．镁 | D．铜 |
（5）在含有Cl—、Br—、I—的溶液中，已知其浓度均为0.1mo1/L，已知AgCl、AgBr、AgI的溶度积分别为1.6×10—10、4.1×10—15、1. 5×10—16，若向混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，试回答：
①当AgBr沉淀开始析出时，溶液中Ag+浓度是 。
②当AgCl沉淀开始析出时，溶液中的I—的浓度为： 。
铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)， 为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：
已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH，见下表：
| |
Fe3+ |
Fe2+ |
Cu2+ |
| 氢氧化物开始沉淀时的pH |
1.9 |
7.0 |
4.7 |
| 氢氧化物完全沉淀时的pH |
3.2 |
9.0 |
6.7 |
请回答下列问题：
（1）得到溶液II，需加入氧化剂X, 最适合作氧化剂X的是 。
A．K2Cr2O7 B．NaClO C．H2O2 D．KMnO4
（2）加入氧化剂X的目的是 。
（3）为了除去Fe3+，需加入物质Y调节溶液的PH值为
（4）最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体? (填“能”或“不能”)。若能，不用回答；若不能，回答该如何操作? 。
（5）已知Fe(OH)3的Ksp=1×10-35mol4/L4；若Fe3+沉淀完全时，在溶液中Fe3+的浓度为1×10-5mol/L， 则此时溶液的PH最小为 .
（1）有人研究证明：使用氯气作自来水消毒剂，氯气会与水中有机物反应，生成如CHCl3等物质，这些物质可能是潜在的致癌致畸物质。目前人们已研发多种饮用水的新型消毒剂。下列物质不能作自来水消毒剂的是 （填序号）。
| A．明矾 | B．二氧化氯 | C．臭氧 | D．高铁酸钠(Na2FeO4) |
（2）高铁（VI）酸盐是新一代水处理剂。其制备方法有：次氯酸盐氧化法（湿法）和高温过氧化物氧化法（干法）等。湿法是在碱性溶液中用次氯酸盐氧化铁（III）盐，写出该法的离子方程式： 。
（3）用高铁（VI）酸盐设计的高铁（VI）电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应：3Zn+2K2FeO4+8H2O→3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
①写出正极发生的电极反应式： 。
②用高铁（VI）电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当有0.1molK2FeO4反应时，在电解池中生成H2 L（标准状况），同时生成Fe(OH)3= mol。
③下表列出了某厂排放的含锌废水中的含量及国家环保标准值的有关数据：
| |
含锌废水水质 |
经处理后的水国家环保标准值 |
| Zn2＋浓度/(mg·L－1) |
≤800 |
≤3.9 |
| pH |
1～5 |
6～9 |
经处理后的废水pH＝8，此时废水中Zn2＋的浓度为 mg/L（常温下，Ksp[Zn(OH)2]＝1.2×1017）， （填“符合”或“不符合”）国家环保标准。
I．下列说法不正确的是 （填字母代码）。
A．对于Al(OH)3(s) Al(OH)3(aq)Al3+＋3OH-，前者为溶解平衡，后者为电离平衡 |
| B．物质的溶解度随温度的升高而增加，故物质的溶解都是吸热的 |
| C．能源、信息与材料通常被称为现代社会发展的三大支柱 |
| D．镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀 |
E.除去硬水中的Mg2+，用OH-沉淀Mg2+比用CO32-效果好，说明Mg(OH)2溶解度比 MgCO3的小
II．向含有AgI的饱和溶液中：
（1）加入固体AgNO3，则c(I-) (填“变大”、“变小”或“不变”，下同)。
（2）若改加更多的AgI，则c(Ag＋) 。
（3）若改加AgCl固体，则c(I-) ，而c(Ag＋) 。
III．用“＞”、“＜”或“=”填空：
（1）25℃时1mol/L FeCl3溶液的pH 80℃时1mol/L FeCl3溶液的pH。
（2）已知NaHSO3溶液中c(HSO3-)＞c(SO32-)＞c(H2SO3)，则溶液中c(H+) c(OH-)。
（3）常温下，取等物质的量浓度的HA溶液与NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液的pH=8，混合溶液中由水电离出的c(H+)水 NaOH溶液中由水电离出的c(H+)水。
Na2CO3俗称纯碱、苏打，NaHCO3俗称小苏打，两者在日常生活和工业生产中都有着广泛的应用。某化学兴趣小组设计了如下实验来探究两者的某些性质。请你根据所学知识帮他们完成有关的设计和实验。
（1）甲同学测定两者的酸碱性：各取一定量的固体溶于水，配成相同浓度的溶液，测定其pH值，测定结果为Na2CO3、NaHCO3的pH分别为a和b（a、b均大于7），则a b（填“大于”“等于”或“小于”），测定溶液的pH值所用的主要仪器有：pH试纸、表面皿、 和标准比色卡。
（2）有关①100mL0.1 mol·L-1NaHCO3、 ②100mL0.1 mol·L-1Na2CO3，两种溶液的叙述不正确是
| A．NaHCO3溶液中：c (H+)+c (Na+)=" c" (HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-) |
| B．Na2CO3溶液中：2c (Na+)=" c" (HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3) |
| C．①溶液中：c(CO32-)>c(H2CO3) |
| D．②溶液中：c(HCO3-)>c(H2CO3) |
（3）乙同学取一定量的碳酸钠溶液于试管中，滴加2～3滴酚酞试液，发现溶液变红，继续滴加BaCl2溶液，预计可观察到 ，请你结合必要的离子方程式，应用平衡的观点解释有关现象的产生： 。
（4）丙同学往10mL0.10 mol·L－1的Na2CO3溶液中逐滴滴加0.10 mol·L－1的HCl，当溶液中的：
c(Na+)=c(Cl-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)，此时溶液呈 （填“酸性”、“中性”或“碱性”），所用HCl的体积 10mL。（填“大于”“等于”或“小于”）
（5）已知：Ksp（CaCO3）=4.96×10-9，不考虑其它因素影响，现将0.40 mol·L－1的Na2CO3溶液和0.20 mol·L－1的CaCl2溶液等体积混合，则混合后溶液中Ca2+浓度为 mol·L－1。
(12分)海水中富含镁，可经过加碱沉淀、过滤、酸溶、结晶及脱水等步骤得到无水氯化镁，最后电解得到金属镁。
（1）加碱沉淀镁离子时，生成的Mg(OH)2在分散系中处于沉淀溶解平衡，其溶度积常数表达式Ksp= 。
（2）MgCl2溶液显酸性，其水解的离子方程式为 。
（3）除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3，可加入的试剂有 。
a．MgO b．Mg(OH)2 c．MgCO3 d．MgSO4
（4）若在空气中加热MgCl2·6H2O，可生成Mg(OH)Cl或MgO，写出相关的化学方程式之一 。
（5）MgCl2·6H2O在干燥的HCl气流中加热可得到无水氯化镁，其原因是 。
（6）电解熔融的MgCl2，阳极的电极反应式为： 。
研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）已知拆开1 mol H2、1 mol O2和液态水中1 mol O—H键使之成为气态原子所需的能量分别为436 kJ、496 kJ和462 kJ；CH3OH(g)的燃烧热为627 kJ·mol－1。则CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(l) ∆H＝ kJ·mol－1。
（2）将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：2CO2(g)＋6H2(g)
CH3OCH3(g)＋3H2O(l)
①该反应平衡常数表达式K＝ 。
②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图所示。该反应的∆H 0（填“＞”或“＜”）。若温度不变，减小反应投料比[n(H2)/n(CO2)]，则K将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
③某温度下，向体积一定的密闭容器中通入CO2(g)与H2(g)发生上述反应，当下列物理量不再发生变化时，能表明上述可逆反应达到化学平衡的是 。
| A．二氧化碳的浓度 | B．容器中的压强 |
| C．气体的密度 | D．CH3OCH3与H2O的物质的量之比 |
（3）向澄清的石灰水中通入CO2至溶液中的Ca2+刚好完全沉淀时，则溶液中c(CO32-)＝ 。[已知：Ksp(CaCO3)=2.8×10－9]
某海域海水一些化学成分如下表
| 海水成分 |
Na+ |
Ca2+ |
Mg2+ |
HCO3- |
Zn2+ |
| 含量/mol·L-1 |
0.4 |
0.002 |
0.045 |
0.002 |
10-7 |
已知：25℃时，Ksp(CaCO3)=2.8×10-9、Ksp(MgCO3)=6.8×10-6，Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。
某化学小组同学欲在实验制备MgCl2，并提取Zn。设计流程如下：
[假设①②过程溶液体积不变，忽略分离过程的损失]
（1）25℃时测得海水的pH为8.0，其原因是（写离子方程式） 。
（2）下图为溶液pH与对应的Zn2+、[Zn(OH)4]2-物质的量浓度的对数坐标图。
请结合图中数据回答：
试剂X的化学式为 ；由滤液F到沉淀C过程（一般认为离子浓度低于10-5mol/L就是沉淀完全），则调节的pH的范围为 。
（3）同学们发现，把MgCl2溶液蒸发、灼烧所得的白色固体难溶解于水，于是认为其主要成分是MgO。你认为 （填“正确”、“不正确”），原因是（用化学方程式表示） 、 。
（4）由图中c(Zn2+)计算Zn(OH)2的溶度积Ksp= 。
(14分)某工业原料主要成分是NH4Cl、FeCl3和AlCl3。利用此原料可以得到多种工业产品。分析下面流程，回答问题。
已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38
（1）用稀硫酸中和等体积等pH值的氨水和烧碱溶液，前者需要消耗的酸液体积 （填“大”“小”或“相同”）
（2）计算溶液②中Fe3＋的物质的量浓度为 mol/L
（3）缓冲溶液中存在的平衡体系有： 、 、
此时溶液中c(NH4＋) c(Cl-)(填>、=、<)。
（4）在缓冲溶液中加入少量盐酸或者NaOH溶液，溶液的pH值几乎依然为9.2。简述原理：
请举出另一种缓冲溶液的例子(写化学式) 。
（5）常温下向较浓的溶液④中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl3·6H2O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因： 。
弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和难溶物的溶解平衡均属于化学平衡。根据要求回答问题
（1）生活中明矾常作净水剂，其净水的原理是 （用离子方程式表示）。
（2）常温下，取0.2 mol·L－1 HCl溶液与0.2 mol·L－1 MOH溶液等体积混合，测得混合溶液后的pH＝5。写出MOH的电离方程式： 。
（3）0.1mol/L的NaHA溶液中，已知有关粒子浓度由大到小的顺序为：
c（Na+）>c（HA—）>c（H2A）>c（A2－）
①该溶液中c（H＋） c（OH－）（填“>”、“<”或“=”）。
②作出上述判断的依据是 （用文字解释）。
（4）含Cr2O
的废水毒性较大，某工厂废水中含5.0×10－3 mol·L－1的Cr2O。为了使废水的排放达标，进行如下处理：
①绿矾化学式为FeSO4·7H2O。反应（I）的离子方程式为 。
②若处理后的废水中c(Cr3＋)=3.0×10－6 mol·L－1，则废水中c(Fe3＋)=" _________" mol·L－1。（Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Cr(OH) 3]＝6.0×10－31）
下面是利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe2+、AsO2-、Ca2+等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程。
已知：①Fe3+ Cu2+开始沉淀的pH分别2．7、5．4，完全沉淀的pH分别为3．7、6．4;
②KSP[(Cu(OH)2]=2×10-20
（1）溶解操作中需要配制含铜64g/L的硫酸铜溶液100L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为 Kg。
（2）氧化步骤中发生的离子反应方程式为①
②AsO2— + H2O2+ H+=H3AsO4 ③ H3AsO4+ Fe3+=FeAsO4↓+ 3H+
（3）若要检验调节pH后溶液的Fe3+是否除尽，方法是 ；氧化后需要将溶液进行稀释，稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过 mol·L-1。
（4）固体I的主要成分除 FeAsO4外还有 ，操作Ｉ为
（5）利用以上电镀级硫酸铜作为电解质溶液，电解粗铜（含铁、银杂质）制备纯铜，写出阳极发生的电极反应方程式
Ⅰ、短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如下图所示。
| |
|
|
X |
| Y |
|
|
Z |
25℃，0．1 mol·L－1M溶液（M为Y的最高价氧化物的水化物）的pH为13。
（1）Y的离子结构示意图为 。
（2）X、Z的气态氢化物稳定性较强的是 （填化学式）。
（3）不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛装M溶液的原因是 （用离子方程式表示）。
（4）工业上，用X单质制取Z单质的化学方程式为 。
（5）X的最高价氧化物与某一元有机酸的钾盐（化学式为KA，A－为酸根）溶液反应的化学方程式为 。（已知25℃，X的最高价氧化物的水化物的电离常数为Kal =4．2×10－7，Ka2=5．6×10－11；HA的电离常数Ka=1．1×10－10）
Ⅱ、碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。低碳经济呼唤新能源和清洁环保能源。煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知：CO(g) + H2O(g)
H2(g) + CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：
| 温度/℃ |
400 |
500 |
| 平衡常数 |
9.94 |
9 |
请回答下列问题：
（6）上述正反应方向是 反应（填“放热”或“吸热”）。
（7）写出该反应的化学平衡常数表达式：K= 。
（8）830K时，若起始时：C(CO)=2mol/L，C(H2O)=3mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为 ；K值为 。
（9）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni (s)＋4CO(g)
Ni(CO)4(g)，ΔH＜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，ΔH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
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