【改编】MnO2和Zn是制造干电池的重要原料，工业上用软锰矿(主要成分MnO2)和闪锌矿(主要成分ZnS)联合生产MnO2和Zn的工艺流程如下图所示：
（1）操作I的名称是___ __，判断固体单质A是否洗涤干净的方法是 。
（2）稀硫酸浸泡时反应的离子方程式为__________________________________；该反应中若消耗8.7g氧化剂，共转移_______mo1电子。浸泡时反应速率较慢，下列措施不能提高浸泡时反应速率的是_______(填代号)。
a．将矿石粉碎
b．提高浸泡温度
c．使用98%的浓硫酸浸泡
d．改变软锰矿与闪锌矿的比例
（3）由硫酸锰溶液可得到固体碳酸锰，然后在空气中煅烧碳酸锰制备MnO2。已知：
写出碳酸锰在空气中煅烧生成MnO2的热化学方程式_________________________。
（4）用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备MnO2的装置如下图所示：
①b应与直流电源的_________(填“正”或“负”)极相连。
②电解过程中氢离子的作用是______________和_____________；a电极方程式为：________________。
电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，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。请完成以下问题：
（1）若X、Y者是惰性电极，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
①电解池中化学反应方程式为_____________,在X极附近观察到的现象是_________________。
②检验Y电极上反应产物的方法是_________________________。
③当导线中有0.1 mol的电子通过时,在标况下理论上两极可收集的气体的体积是__ __L。
（2）下图装置中，
①当A键断开，B、C闭合时，乙为 池；
②当A、C两键断开, B闭合时，乙中铁极增重1.6g，则被氧化的铁有 g；
③将乙中两极都换成石墨，硫酸铜溶液换H2SO4后断开B、C两键， 闭合A键，则乙为 池，当甲中锌极减轻6.5g时，乙中共放出气体 mL（标况）。
2014年莱芜共出现284天雾霾天气，其中重度霾15天。燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
I．已知：①CaO(s)＋CO2(g)＝CaCO3(s) ΔH=－178.3 kJ/mol
②CaO(s)＋SO2(g)＝CaSO3(s) ΔH=－402.0 kJ/mol
③2CaSO3(s)＋O2(g)＝2CaSO4(s) ΔH=－2314.8 kJ/mol
写出CaCO3与SO2反应生成CaSO4的热化学方程式：____
II．（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)
2CO2(g)+ N2(g)，△H＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 （填代号）。
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g)
N2 (g)+CO2 (g)。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
浓度/mol·L－1
时间/min |
NO |
N2 |
CO2 |
||
| 0 |
1.00 |
0 |
0 |
||
| 10 |
0.58 |
0.21 |
0.21 |
||
| 20 |
0.40 |
0.30 |
0.30 |
||
| 30 |
0.40 |
0.30 |
0.30 |
||
| 40 |
0.32 |
0.34 |
0.17 |
||
| 50 |
0.32 |
0.34 |
0.17 |
①10min~20min以v(CO2) 表示的平均反应速率为 。
②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为 （保留两位小数）。
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率 （填“增大”、“不变”或“减小”） 。
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是 （填序号字母）。
A．容器内压强保持不变
B．2v正(NO) = v逆(N2)
C．容器内CO2的体积分数不变
D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是 。
III．化学在环境保护中起着十分重要的作用，利用电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。该方法可用H2将NO3－还原为N2，25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。其原理如下图所示。
电源负极为 (填A或B)，阴极反应式为 ；若电解过程中转移了2mol电子，则质子交换膜左侧极室电解液的质量减少 克。
湿法炼锌的冶炼过程可用如图简略表示：
请回答下列问题：
（1）NH3的空间构型是 ．氨气易液化，液氨常做制冷剂，氨气易液化的原因是 ．
（2）已知ZnO属于两性氧化物，写出ZnO与NaOH溶液反应的化学方程式： ．
（3）上述电解过程中析出锌的电极反应式为 ．
（4）产生的SO2可用Ba（NO3）2溶液吸收，部分产物可作为工业原料，其反应的离子方程式为 ．
（5）氨是最重要的化工产品之一。合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得:CH4(g）+H2O(g）
CO(g）+3H2(g）。有关化学反应的能量变化如下图所示,则CH4(g）与H2O(g）反应生成CO(g）和H2(g）的热化学方程式为 ．
（6）CO对合成氨的催化剂有毒害作用，常用乙酸二氨合铜(Ⅰ）溶液来吸收原料气中CO，其反应原理为：[Cu(NH3）2CH3COO](l）+CO(g）+NH3(g）
[Cu(NH3）3]CH3COO·CO(l） △H＜0。吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，再生的适宜条件是 ________（填写选项编号）．
A．高温、高压 B．高温、低压
C．低温、低压 D．低温、高压
（7）用氨气制取尿素[CO(NH2）2]的反应为：2NH3(g）+CO2(g）
CO(NH2）2(l）+H2O(g） △H＜0，恒温恒容密闭容器中，下列依据能说明该反应达到平衡状态的是 ．
A、容器中气体密度不变
B、容器中气体压强不变
C、n(NH3）:n(CO2）=1:2
D、单位时间内消耗1molCO2，同时消耗1molH2O
E、容器内温度保持不变
（8）某温度下，向容积为100L的密闭容器中通入4mol NH3和2molCO2，发生2NH3(g）+CO2(g）CO(NH2）2(l）+H2O(g）反应，该反应进行到40 s时达到平衡，此时CO2的转化率为50%。该温度下此反应平衡常数K的值为________．上图中的曲线表示该反应在前25 s内的反应进程中的NH3浓度变化。若反应延续至70s，保持其它条件不变情况下，请在图中用实线画出使用催化剂时该反应从开始至平衡时的曲线。
【化学-选修2 化学与技术】
下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图。结合铝生产的流程图回答下列问题：
（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品__________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）在金属铝的冶炼中加入冰晶石和氟化钙的目的是________
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期进行更换，原因是氧化铝溶解并和部分冰晶石发生反应生成Al2OF62-，写出该反应的离子方程式________________。若电解的总反应为2Al2O3+3C
3CO2+4Al，则阳极的电极反应式为_______________。
（4）冰晶石能在碱性溶液中分解，写出冰晶石与足量NaOH溶液反应生成两种钠盐的化学方程式______________。
（5）已知生产1mol铝消耗的电能为1．8x106J，9g铝制饮料罐可回收能量为0．2kJ，则铝制饮料罐的热回收效率η=_____________。（热回收效率= 回收能量/生产耗能 x100%）
K2CO3有广泛的用途。
（1）钾肥草木灰中含有K2CO3、K2SO4、KCl等。将草木灰用水浸取，过滤、蒸发得浓缩液。
①该浓缩液呈碱性的原因用离子方程式表示为 。
②检验该浓缩液中Cl－所用的试剂有 。
| A．AgNO3溶液 |
| B．硝酸 |
| C．盐酸 |
| D．Ba(NO3)2溶液 |
E．BaCl2溶液
（2）工业上曾利用如下反应生产碳酸钾：K2SO4 + C + CaCO3 → K2CO3+ X+ CO2↑（未配平）
已知X为两种元素组成的化合物，则X的化学式为 ；反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
（3）离子膜电解-炭化法是目前生产碳酸钾的常用的方法。
第一步：精制KCl溶液
粗KCl中含有Ca2+、Mg2+等离子，按以下流程精制：
已知：加入K2CO3后，溶液中部分Mg2+转化为MgCO3沉淀。
Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10－12，Ksp(CaCO3)=2.8×10－9，Ksp(MgCO3)=6.8×10－6。
①操作Ⅰ的名称是 。
②当加入KOH后，溶液中n(CO32－)增大，主要原因是 。
第二步：电解精制后的KCl溶液制取KOH，其它产物制取盐酸。
第三步：将KOH与CO2反应转化为KHCO3，再将KHCO3分解得到产品。
③离子膜电解-炭化法的整个过程中，可以循环利用的物质有 。
Cl2及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途
（1）25℃时将氯气溶于水形成氯气－氯水体系，该体系中Cl2(aq)、HClO和ClO－分别在三者中所占分数（α）随pH变化的关系如左上图所示。
①已知HClO的杀菌能力比ClO－强，由图分析，用氯气处理饮用水时，pH＝7.5与pH＝6时杀菌效果强的是__________。
②氯气－氯水体系中，存在多个含氯元素的平衡关系，分别用平衡方程式表示为
______________________________________________________________。
（2）ClO2是一种新的消毒剂，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2，写出该反应的化学方程式____________。
（3）工业上还可用下列方法制备ClO2，在80℃时电解氯化钠溶液得到NaClO3，然后与盐酸反应得到ClO2。电解时，NaClO3在_____极（填阴或阳）生成，生成ClO3–的电极反应式为_________________________。
（4）一定条件下，在水溶液中 1 mol Cl–、1mol ClOx–（x=1,2,3,4）的能量大小与化合价的关系如右上图所示
①从能量角度看，C、D、E中最不稳定的离子是 （填离子符号）。
②B → A + D反应的热化学方程式为 （用离子符号表示）。
某课外小组分别用下图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。
请回答：
I．用图1所示装置进行第一组实验。
（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是 （填字母序号）。
| A．铝 | B．石墨 | C．银 | D．铂 |
（2）N极发生反应的电极反应式为 。
（3）实验过程中，SO42- （填“从左向右”、“从右向左”或“不”）移动；
滤纸上能观察到的现象有 。
II．用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO42-）在溶液中呈紫红色。
（4）电解过程中，X极区溶液的pH （填“增大” 、“减小”或“不变”）。电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-==FeO42-+4H2O 和 。
（5）若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少 g。
如下图所示：
（1）a电极是_________（填“阴极”或“阳极”），b电极是_________（填“阴极”或“阳极”）。
（2）当电解NaCl溶液时：
①a电极的电极反应为________________，该反应是_______(填“氧化”或“还原”)反应；
②b电极的电极反应为______________，该反应是_________(填“氧化”或“还原”)反应。
（3）当电解精炼铜时：
①a电极是__________（填“粗铜”或“纯铜”），其电极反应为__________________________；
②b电极是__________（填“粗铜”或“纯铜”），其电极反应为__________________________。
氮的重要化合物如氨（NH3）、肼（N2H4）、三氟化氮（NF3）等，在生产、生活中具有重要作用。
（1） 利用NH3的还原性可消除氮氧化物的污染，相关热化学方程式如下：
H2O(l)＝H2O(g) △H1＝44.0 kJ·mol－1
N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H2＝229.3 kJ·mol－1
4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H3＝－906.5 kJ·mol－1
4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l) △H4
则△H4＝ kJ·mol－1。
（2） 使用NaBH4为诱导剂，可使Co2＋与肼在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。
① 写出该反应的离子方程式： 。
② 在纳米钴的催化作用下，肼可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如下图1所示，则N2H4发生分解反应的化学方程式为： ；为抑制肼的分解，可采取的合理措施有 （任写一种）。
图1 图2
（3） 在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如上图2所示。
① 氮化硅的化学式为 。
② a电极为电解池的 （填“阴”或“阳”）极，写出该电极的电极反应式： ；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是 。
硼酸（H3BO3）与铝酸（H3AlO3）结构相似，可写成B(OH)3。
（1）已知H3BO3的电离常数为5.8×10﹣10，H2CO3的电离常数为Ka1=4.4×10﹣7、Ka2=4.7×10﹣11。向盛有饱和硼酸溶液的试管中，滴加0.1mol/L Na2CO3溶液， （填“能”或“不能”）观察到气泡逸出。
（2）已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3+OH﹣=B(OH)4﹣，写出硼酸的电离方程式 ，它是 元酸。（填“一”或“二”或“三”）
（3）硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成B(OCH3)3，B(OCH3)3可与NaH反应制得易溶于水的强还原剂硼氢化钠（NaBH4）。①NaBH4中氢元素的化合价为 ，写出生成NaBH4的化学方程式 。
②写出生成B(OCH3)3的化学方程式 。
③用NaBH4和过氧化氢可以设计成一种新型碱性电池。该电池放电时，每摩尔NaBH4释放8mole﹣。写出这种电池放电反应的离子方程式 。
（4）H3BO3可以通过电解的方法制备。工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。
①写出阳极的电极反应式 。
②分析产品室可得到H3BO3的原因 。
（5）过硼酸钠晶体（NaBO3·4H2O）是一种优良的漂白剂，在70℃以上加热会逐步失去结晶水。 实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如下图所示，则T2℃时所得晶体的化学式为 。
氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。
（1）合成氨反应N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)在一定条件下能自发进行的原因是 。电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图1所示，阴极的电极反应式是 。
（2）氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]对合成尿素[2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(g)+H2O(g)]有影响，恒温恒容时，将总物质的量3 mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应，结果如图2所示。a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化。[n(NH3)/ n(CO2)]= 时，尿素产量最大；经计算，图中y= （精确到0.01）。
（3）废水中含氮化合物的处理方法有多种。
①NaClO溶液可将废水中的NH4+转化为N2。若处理过程中产生N2 0.672 L（标准状况），则需要消耗0.3mol·L-1的NaClO溶液 L。
②在微生物的作用下，NH4+经过两步反应会转化为NO3-，两步反应的能量变化如图3所示。则1 mol NH4+ (aq)全部被氧化成NO3- (aq)时放出的热量是 kJ。
③用H2催化还原法可降低水中NO3-的浓度，得到的产物能参与大气循环，则反应后溶液的pH （填“升高”、“降低”或“不变”）。
美国斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。海水中的“水”电池总反应可表示为：5MnO2 + 2Ag + 2NaCl＝Na2Mn5O10 + 2AgCl
（1）写出负极电极反应式 。
（2）当生1 mol Na2Mn5O10时，转移电子的数目是 。
用上述电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制合成氨的装置如图（隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。
（3）写出A电极的名称 。
（4）写出电解时阳极的电极反应式 。
（5）已知电解排出液中n(OH－)/n(CO32－) =1，则起始时进入电解池中的原料配比n(KOH)/n[CO(NH2)2]是 。
(14 分)碳及其化合物应用广泛。
I．工业上利用CO和水在沸石分子筛表面反应制氢气，CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
（1）向 1L恒容密闭容器中注入CO和H2O（g），830oC时，测得部分数据如下表。
| t/min |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| n(CO)/mol |
0.200 |
0.160 |
0.125 |
0.099 |
0.080 |
0.080 |
| n(H2O)/mol |
0.300 |
0.260 |
0.225 |
0.199 |
0.180 |
0.180 |
则该温度下反应的平衡常数K=
（2）相同条件下，向 1L恒容密闭容器中，同时注入1molCO、1molH2O(g)、2molCO2和2molH2，此时
v（正） v（逆）（填“＞”“＝”或“＜”）
II．已知：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1=－141kJ·mol－1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2=－484kJ·mol－1
CH3OH（l）+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=－726kJ·mol－1
（3）利用CO、H2化合制得液态甲醇的热化学方程式为
Ⅲ．一种新型氢氧燃料电池工作原理如下图所示。
（4）写出电极A的电极反应式 ，放电过程中，溶液中的CO32-将移向电极 （填A或B）
（5）以上述电池电解饱和食盐水，若生成0.2mol Cl2，则至少需通入O2的体积为 L（标准状况）
研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下放热反应：
2NO2（g）+NaCl（s）
NaNO3（s）+ClNO（g） K1 ∆H ="a" kJ/mol （I）
2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2 ∆H ="b" kJ/mol （II）
（1）反应4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常数K= （用K1、K2表示），∆H= kJ/mol（用a、b表示）。
（2）为研究不同条件对反应（II）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0．2mol NO和0．1mol Cl2，10min时反应（II）达到平衡。测得10min内v（ClNO）=7．5×10-3mol•L-1•min-1，则平衡后
n（Cl2）= mol。其它条件保持不变，反应（II）在恒压条件下进行，平衡常数
K2 （填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。含0．2mol NaOH的水溶液与0．2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0．1mol•L‾1的CH3COONa溶液，则两溶液中c（NO3‾）、c（NO2-）和c（CH3COO‾）由大到小的顺序为 。(已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L‾1，CH3COOH的电离常数K a=1．7×10-5mol•L‾1)
（4）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。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 。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。
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