金属镁可用于制造合金、储氢材料、镁电池等。
已知:①C(s)+O2(g)
CO(g) ΔH="-110.5" kJ·mol-1②Mg(g)+O2(g)MgO(s) ΔH="-732.7" kJ·mol-1
（1）一种制备镁的反应为MgO(s)+C(s)
Mg(g)+CO(g),该反应的ΔH= 。
（2）一种用水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)制金属镁工艺的关键流程如下:
①为探究MgCl2·6H2O“一段脱水”的合理温度范围,某科研小组将MgCl2·6H2O在不同温度下分解,测得残留固体物质的X-射线衍射谱图如下图所示(X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在)。测得E中Mg元素质量分数为60.0%,则E的化学式为 。 “一段脱水”的目的是制备MgCl2·2H2O,温度不高于180 ℃的原因是 。
②若电解时电解槽中有水分,则生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应,使阴极表面产生MgO钝化膜,降低电解效率。生成MgO的化学方程式为 。 
（3）Mg2Ni是一种储氢材料。2.14 g Mg2Ni在一定条件下能吸收0.896 L H2(标准状况下)生成X，X的化学式为 。
（4）“镁-次氯酸盐”燃料电池的装置如右图所示,该电池反应的电极反应式分别为负极 。 正极
NiSO4•6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。工艺流程如下图：
请回答下列问题：
（1）溶解废渣常用一定浓度的稀硫酸，用浓硫酸配制一定浓度的稀硫酸用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有： 。
（2）向滤液中滴入适量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，写出除去Cu2+的离子方程式： 。
（3）在40℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬。此外，除去铁还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠［Na2Fe6(SO4)4(OH)12］沉淀除去。下图是温度—pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域（已知25℃时，Fe(OH)3的Ksp = 2.64×10−39）。下列说法正确的是______（选填序号）。
a．FeOOH中铁为+2价
b．若在25℃时，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4时除去铁，此时溶液中c(Fe3+)=2.64×10−27
c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+离子方程式为：6Fe2++ClO3－+6H+=6Fe3++Cl－+3H2O
d．工业生产中常保持在85～95℃生成黄铁矾钠，此时水体的pH约为1.2～1.8
（4）上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是_________________。
（5）确定步骤④中Na2CO3溶液足量，碳酸镍已完全沉淀的简单实验方法是 。
（6）操作Ⅰ的实验步骤依次为：【实验中可选用的试剂：6mol•L-1的H2SO4溶液，蒸馏水、pH试纸】。
①__________________________________；
②__________________________________；
③ ；
④用少量乙醇洗涤NiSO4•6H2O晶体并晾干。
I．铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及其合金在生产生活中的应用十分广泛。
（1）金属铝的生产是以Al2O3为原料，与冰晶石(Na3A1F6)在熔融状态下进行电解，其阴极电极反应式为 ，其电极均由石墨材料做成，则电解时不断消耗的电极是 (填“阴极”或“阳极”)，冰晶石的作用为 。
（2）铝电池性能优越，A1-Ag2O电池可用作水下动力电源，化学反应为2Al+3Ag2O+2NaOH＝2NaAlO2+6Ag+H2O，则负极的电极反应式为 ，正极附近溶液的pH (填“变大”“不变”或“变小”)。
已知：①2Al(s)＋3Cl2(g)＝2AlCl3(s) △H1＝－1390 .8kJ/mol
②4Al(s)＋3O2(g)＝2Al2O3(s) △H2＝－3339.6kJ/mol
③2C(s)＋O2(g)=2CO(g) △H3＝－221.0kJ/mol
Al2O3(s)+ 3C(s)＋3Cl2(g)＝2AlCl3(s)+3CO(g)的△H＝ 。
Ⅱ．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
（1）下图是在一定温度和压强下N2和H2反应生成1 mol NH3过程中的能量变化示意图，
请写出合成氨的热化学反应方程式： (ΔH的数值用含字母a、b的代数式表示)。
（2）工业合成氨的反应为
在一定温度下，
将一定量的N2和H2通入到体积为1 L的密闭容器中，反应达到平衡后，改变下列条件，能使平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是 。
| A．增大压强 | B．增大反应物的浓度 | C．使用催化剂 | D．降低温度 |
Ⅲ．铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题。
（1）黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为3FeS2+8O2
6SO2+Fe3O4，有3 m01FeS2参加反应，转移 mol电子。
（2）氯化铁溶液称为化学试剂中的“多面手”，写出SO2通入氯化铁溶液中反应的离子方程式： 。
Ⅳ.锰及其化合物应用越来越广泛，MnO2是一种重要的无机功能材料，制备Mn02的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极的电极反应式为 。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnS04溶液，如图所示
铅蓄电池的总反应方程式为 ，当蓄电池中有4 mol H+被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为 ，MnO2的理论产量为 g。
(15分)I、用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)+4NO2（g）=4NO（g）+ CO2（g）+2H2O（g） △H= 574 kJ·moll
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+ CO2（g）+ 2H2O（g） △H= 1160 kJ·moll
③H2O（l）=H2O（g） △H=+44kJ·moll
写出CH4（g）与NO2（g）反应生成N2（g）、CO2（g）和H2O（1）的热化学方程式___。
II、开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面。CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g) 
CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
（1）M、N两点平衡状态下，容器中物质的总物质的量之比为：n(M)总：n(N)总= 。
（2）若M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为 ；P1 P2 (填“>” 或“<” 或“=”)
III、用MnO2制KMnO4的工艺流程如下图：电解池中两极材料均为碳棒，在中性或酸性溶液中K2MnO4发生歧化反应而变成MnO2和KMnO4。
（1）写出240℃熔融时发生反应的化学方程式 ；投料时必须满足n（KOH）：n（MnO2） 。
（2）阳极的电极反应式为 。
（3）B物质是 （填化学式），可以循环使用的物质是 （填化学式）。
对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。
（1）含氰废水中的CN－有剧毒。
①CN－中C元素显+2价， N元素显-3价，用原子结构解释N元素显负价的原因是 ，共用电子对偏向N原子，N元素显负价。
②在微生物的作用下，CN－能够被氧气氧化成HCO3-，同时生成NH3，该反应的离子方程式为 。
（2）含乙酸钠和对氯酚（
）的废水可以利用微生物电池除去，其原理如下图所示。
①B是电池的 极（填“正”或“负”）；
②A极的电极反应式为 。
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A- 表示乳酸根离子）。
阳极的电极反应式为 。
简述浓缩室中得到浓乳酸的原理： 。
③ 电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6-8，此时进入浓缩室的OH-可忽略不计。400mL 10 g•L-1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g•L-1（溶液体积变化忽略不计），阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为 L。（乳酸的摩尔质量为90 g• mol-1）
净水剂液体聚合硫酸铝铁兼具铁盐和铝盐的双重絮凝特性，一般是以铁盐为主，铝盐为辅。现用的铝土矿（其主要成分是Al2O3，含有少量杂质Fe2O3和SiO2，其他杂质忽略不计）来制备该净水剂，其工艺流程如下：
（1）H2SO4浓度的适宜范围是45%~50%，反应的适宜温度是100℃，其目的是： ；Al2O3与H2SO4反应的化学反应方程式是__________。
（2）操作I为：冷却静置、 、洗涤，所得到的溶液I中的金属阳离子有_______（填化学式）。
（3）溶液I中加入绿矾（FeSO4·7H2O）和双氧水的目的是： ，涉及的反应离子方程式为 _ _。
（4）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，请在答题卡中完成钢材镀铝的装置示意图，并作相应标注。
(6分)为测定某氧化物（化学式为MO）中M是何种金属，做以下实验：称取该氧化物8.0g溶于适量的稀硫酸中，再配制成250.0mL溶液。取该溶液50.0mL用惰性电极进行电解，当刚好电解完全时，电极析出M 1.28g 。通过计算回答以下问题：
（1）M是什么金属？
（2）最初配制的溶液中，该金属离子物质的量浓度是多少？
（3）若50mL此电解液在电解后体积变为40mL，此时溶液的c(H+)是多少？
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的三种方法：
| 方法Ⅰ |
用炭粉在高温条件下还原CuO |
| 方法Ⅱ |
电解法：2Cu＋H2O  Cu2O＋H2↑ |
| 方法Ⅲ |
用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2 |
（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成 而使Cu2O产率降低。
（2）已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=akJ·mol—1；
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=bkJ·mol—1；
③2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s) △H=ckJ·mol—1.
方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体，写出制备反应的热化学方程式 。
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示，该电池的阳极生成Cu2O反应式为 。
（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2来制备纳米级Cu2O，同时放出N2。该制法的化学方程式为 。
（5）方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼，但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大， （填操作名称）可分离出颗粒过大的Cu2O。
（6）在相同的密闭容器中，用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验：
⊿H>0
水蒸气的浓度（mol·L－1）随时间t (min)变化如下表：
| 序号 |
温度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
| ① |
T1 |
0.050 |
0.0492 |
0.0486 |
0.0482 |
0.0480 |
0.0480 |
| ② |
T1 |
0.050 |
0.0488 |
0.0484 |
0.0480 |
0.0480 |
0.0480 |
| ③ |
T2 |
0.10 |
0.094 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率 ν(O2)＝ ；实验温度T1 T2（填“>”、“<”）；催化剂的催化效率：实验① 实验②（填“>”、“<”）。
最近有研究人员发现了一种处理高浓度乙醛废水的新方法—隔膜电解法，乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸。实验室以一定浓度的乙醛—Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如右图所示。下列说法不正确的是 
| A．若以CH4—空气燃料电池为直流电源，燃料电池的a极应通入空气 |
| B．阳极反应CH3CHO -2e- + H2O = CH3COOH +2H+ |
| C．电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量增大 |
| D．电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生了无色气体，则阳极产生的是O2 |
(14分)如下图所示，某同学设计一个甲醚（CH3OCH3）燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题：
（1）通入氧气的电极为________(填“正极”或“负极”)，写出负极的电极反应式_______________________________。
（2）铁电极为________(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极(C)的电极反应式为________________________________________。
（3）反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在________(填“铁极”或“石墨极”)区。
（4）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为______ ___ __，反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
（5）若在标准状况下，有2．24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的标况下的体积为____ ____；丙装置中阴极析出铜的质量为____ ___ _。
电解原理在化学工业中有广泛应用。图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
①若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
电解池中X极上的电极反应式为 。
在X极附近观察到的现象是 。
②Y电极上的电极反应式为 ，
检验该电极反应产物的方法是 。
（2）如要在某导电塑料表面镀一层金属铜，则
①X电极的材料是 ，电极反应式是 。
②Y电极的材料是 ，电解液a选用 溶液，。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）
熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其不含O2－和HCO
)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
该燃料电池负极电极反应式为：2C4H10＋26CO
－52e－=34CO2＋10H2O。
试回答下列问题：
（1）该燃料电池的化学反应方程式为________________________________________________；
（2）正极电极反应式为_________________________________________。
（3）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。为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自________________________________。
（4）某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水：
①写出该电解池反应的离子方程式_______________________________________。
②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸。该反应的化学方程式为___________________________________________________________。
③若电解后得到200 mL 3.25mol/LNaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标准状况下为________mL。
用下图Ⅰ所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图Ⅱ所示装置，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升．下列说法正确的是
| A．同温、同压下，装置Ⅰ中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多 |
| B．用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为Fe－2e－+2OH－= Fe(OH)2 |
| C．用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为2H＋＋2e－="==" H2↑ |
| D．装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低 |
硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用，但硫的氧化物直接排放到大气中会造成污染。
（1）一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：
①在铜的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化，所发生反应为：
2SO2＋2n Cu＋(n＋1)O2＋(2－2 n) H2O＝2n CuSO4＋(2－2n) H2SO4
从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为 ；每吸收标准状况下11.2L SO2，被SO2还原的O2的质量为 g。
②利用右图所示电化学装置吸收另一部分SO2，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式 。
（2） 碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：
① 用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
② 用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
（3）向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中主要含硫各物种（H2S、HS—、S2—）的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如下图所示（忽略滴加过程H2S气体的逸出）。
①写出图中由2到3段的反应离子方程式 。
②NaHS溶液呈碱性，若向溶液中加入CuSO4溶液，恰好完全反应，所得溶液呈强酸性，其原因是 （用离子方程式表示）。
铝是自然界中含量最高的金属元素,以铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2）为原料通过以下途径制备氯化铝晶体：
（1）X是__________（填名称）。
（2）已知Y是氧化铝，目的是调节溶液的pH，根据下表数据，溶液的pH应保持在_______范围。
| |
氢氧化物开始沉淀时的pH |
氢氧化物沉淀完全时的pH |
| Fe3+ |
1.9 |
3.2 |
| Al3+ |
4.0 |
5.2 |
（3）检验滤液C中既不存在Fe2+又不存在Fe3+的操作步骤是： （注明试剂、现象）。
（4）SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为 （填代号）。
（5）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7－和AlCl4－组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。电镀是钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为 。不用AlCl3水溶液作电解液的原因是 。
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