（13分）化學在環(huán)境保護中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。

（1）催化反硝化法中，H2能將NO還原為N2。25℃時，反應進行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?2（常溫下）。

【 已知：pH=-lgc(H+),常溫下，水溶液中c(H+)×c(OH-)=10-14 】

①N2的結(jié)構(gòu)式為________。

②請補充離子方程式，并進行配平：上述反應離子方程式為(配平為1不省略)

（ ）NO＋（ ）H2 催化劑 （ ）N2＋（ ）H2O＋（ ）__________，

其平均反應速率v(NO)= mol·L－1·min－1。

（2）電化學降解NO的原理如圖所示。

①電源正極為________(填“A”或“B”)，

陰極反應式為 。

②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為________g。

A、B、C、D、E、F為原子序數(shù)依次增大的六種元素，其中A、B、C、D、E為短周期主族元素。常溫下A、B、C的常見單質(zhì)均為無色、無味的氣體，D、E的單質(zhì)均為固體。C與E同主族，且E的原子序數(shù)為C的2倍，D的最外層電子數(shù)比最內(nèi)層多1個，F(xiàn)是人體血紅蛋白中含有的一種金屬元素，請回答下列問題：

（1）D元素在周期表中的位置是     周期      族。

（2）A與C形成的18電子分子的結(jié)構(gòu)式為       。

（3）最近意大利羅馬大學的Funvio Cacace等人獲得了極具理論研究意義的B4分子。B4分子結(jié)構(gòu)如右圖所示，已知斷裂l molB－B吸收167kJ熱量，生成1 mo1B2放出942kJ熱量。根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù)，下列說法正確的是        。

A．B4比P4(白磷)既含有極性鍵又含有非極性鍵 

B．l molB4氣體轉(zhuǎn)變?yōu)锽2吸收882kJ熱量  

C．B4與B2互為同素異形體

D．B4與B2分子中各原子最外電子層均達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

（4）寫出過量的F與稀硝酸反應的離子方程式                

（5）以D為陽極，在H2SO4溶液中電解，D表面形成氧化膜，陽極電極反應式為            。

（6）在常溫，常壓和光照條件下，B2在催化劑（TiO2）表面與A2C反應，生成1molBA3（g）和C2時的能量變化值為382.5kJ，此反應BA3生成量與溫度的實驗數(shù)據(jù)如下表。則該反應的熱化學方程式為                      。

A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素，其性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如下表：

試回答以下問題

 （1）B在周期表中的位置是      。B的氫化物與E的氫化物比較，沸點較高的是    （填化學式），在水中溶解度較大的是      （填化學式）

 （2）寫出D3B與甲反應所得溶液呈        （填“酸性”、“堿性”或“中性”），原因是（用化學方程式表示）          。

 （3）寫出丙的電子式為       。說明丙的水溶液在放置過程中其酸性會增強的原因（用離子方程式表示）            。

 （4）由A、B、C、D四種元素中的三種元素組成的一種鹽丁，其外觀與氯化鈉相似，丁的水溶液呈堿性。可用來鑒別丁和氯化鈉的試劑有     

A．氫碘酸和淀粉的混合液                      B．AgNO3溶液

C．甲基橙試劑                                          D．稀硫酸

（5）將光亮的銅絲插入丁溶液中，沒有現(xiàn)象發(fā)生，如用鹽酸酸化，反應迅速發(fā)生，銅絲緩慢溶解生成深綠色溶液，寫出該反應的離子方程式              。

A、B、C、D、E、F六種元素，其中A、B、C、D、E為短周期主族元素。它們之間的關系如下：

Ⅰ.原子半徑：A < C< B < E< D  

Ⅱ.原子的最外層電子數(shù)：A=D    C=E   A + B=C

Ⅲ.原子的核外電子層數(shù)：B=C=2A 

Ⅳ.B元素的主要化合價：最高正價+最低負價=2

請回答：

（1）甲為由A、B兩種元素組成的常見氣體，寫出其電子式             ；

（2）寫出某黑色含F(xiàn)的磁性氧化物與E最高價氧化物對應水化物的稀溶液反應的離子方程式               。裝置1經(jīng)過一段時間向插入碳棒的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，可觀察到碳棒附近的溶液變紅，該電極反應為        。單質(zhì)F發(fā)生       （填電化學腐蝕類型）

（3）向A、B、C三種元素組成的某鹽稀溶液中滴加AgNO3溶液生成白色沉淀，該反應的化學方程式為                ,已知該鹽溶液常溫下呈酸性，則0.1mol/L該鹽溶液中離子濃度的大小順序為             。

（4）上述元素中的五種元素可形成一種常見復鹽，經(jīng)檢測該復鹽中三種離子的個數(shù)比為2:1:2，則該復鹽的化學式為           。為檢驗該復鹽中的某種有色離子存在，請寫出實驗的操作步驟和現(xiàn)象                。

I．800℃時，向容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H2O維持恒溫，發(fā)生反應CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，反應過???中測定的部分數(shù)據(jù)見下表：

①反應在2 min內(nèi)的平均速率為v(H2O)＝__________；

②800℃時，化學平衡常數(shù)K的值為______________；

③保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2O，與原平衡相比，達到新平衡時CO轉(zhuǎn)化率______（填“增大”或“減小”或“不變”）。

④在恒溫恒壓密閉容器中通入CO和H2O各1 mol發(fā)生該反應，當反應達到平衡后，維持溫度與壓強不變，t1時再通入各1 mol的CO和H2O的混合氣體，請在下圖中畫出正(v正)、逆(v逆)反應速率在t1后隨時間t變化的曲線圖。

II.實驗室中利用復分解反應制取Mg(OH)2。實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象如下表所示（溶液體積均取用1mL）：

①現(xiàn)象III是             ；

②如果向0.028 mol/L的MgCl2溶液中加入等體積的NaOH溶液，請計算NaOH溶液的濃度至少達到      mol/L時，溶液中開始出現(xiàn)白色沉淀（Ksp(Mg(OH)2)= 5.6×10-12）。

③MgCl2溶液和氨水混合后存在下列化學平衡：

Mg2+(aq) + 2NH3·H2O(aq)2NH4+(aq) + Mg(OH)2(s)該反應化學平衡常數(shù)的表達式為K=                   ，列出該反應平衡常數(shù)K與Kb(NH3·H2O)、Ksp(Mg(OH)2)的關系式       。

CuCl2溶液中的銅主要以Cu(H2O)42+、CuCl42-形式存在，它們間有如下轉(zhuǎn)化關系：Cu(H2O)42+(藍色)+4Cl-CuCl42-(黃色)+4H2O；電解不同濃度的CuCl2溶液，均可看做Cu2+、Cl-直接放電。下圖為電解濃度較大CuCl2溶液的裝置，實驗開始后，觀察到丙中的KI-淀粉溶液慢慢變藍�；卮鹣铝袉栴}：

（1）甲電極的電極反應式為_________________。

（2）丙中溶液變藍是乙電極產(chǎn)物與KI反應導致的，該反應的化學方程式為___。

（3）隨電解的不斷進行，U型管中溶液的顏色變化為__________；

A．由黃色變?yōu)闇\藍色    B．由藍色變?yōu)闇\黃色

溶液顏色變化的原因是_________________。

（4）當電解到一定程度，甲電極附近出現(xiàn)藍色Cu(OH)2絮狀物。經(jīng)測甲電極附近溶液的pH＝a，此時甲電極附近溶液中c(Cu2+)＝______ mol·L-1。（已知：Cu(OH)2的Ksp＝2.2×10-20）

（5）電解較長時間后，丙中溶液的藍色又會褪去，這是因為乙電極產(chǎn)物進一步將I2氧化為IO3-，該反應的離子方程式為_____________。

利用催化氧化反應將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的關鍵步驟，已知

SO2（g）＋O2（g） SO3（g）△H＝－98 kJ·mol－1。

（1）某溫度下該反應的平衡常數(shù)K＝，若在此溫度下，向100 L的恒容密閉容器中，充入3.0 mol

SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，則反應開始時v正         v逆（填“＜”、“＞”或“＝”）。

（2）一定溫度下，向一帶活塞的體積為2 L的密閉容器中充入2.0 mol SO2和1.0 molO2，達到平衡后體積變?yōu)?.6 L，則SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為        。

（3）在（2）中的反應達到平衡后，改變下列條件，能使SO2(g)平衡濃度比原來減小的是      （填字母）。

A保持溫度和容器體積不變，充入1.0 mol O2

B保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，充入1.0 mol SO3

C降低溫度

D移動活塞壓縮氣體

（4）若以右圖所示裝置，用電化學原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入O2電極的電極反應式為          。

（5）為穩(wěn)定持續(xù)生產(chǎn)，硫酸溶液的濃度應維持不變，則通入SO2和水的質(zhì)量比為        。

碳、氮和鋁的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用。

（1）真空碳熱還原—氯化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關的熱化學方程式如下：

2Al2O3(s)＋2AlCl3(g)＋6C(s)=6AlCl(g)＋6CO(g)    △H＝a kJ·mol－1

3AlCl(g) ＝2Al(l)＋AlCl3(g)                     △H＝b kJ·mol－1

反應Al2O3(s)＋3C(s)＝2Al(l)＋3CO(g)的△H=       kJ·mol－1（用含a、b的代數(shù)式表示）；

（2）用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)  △H=Q kJ·mol－1在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

①0～10min內(nèi)，NO的平均反應速率v(NO)＝        ，T1℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝       ；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是       （填字母編號）。

a．通入一定量的NO            b．加入一定量的活性炭

c．加入合適的催化劑           d．適當縮小容器的體積   

③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3：1：1，則Q         0（填“>”或“<”）。

④在恒容條件下，能判斷該反應一定達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是      （填選項編號）。

a．單位時間內(nèi)生成2n mol NO(g)的同時消耗n mol CO2(g) 

b．反應體系的溫度不再發(fā)生改變

c．混合氣體的密度不再發(fā)生改變                

d．反應體系的壓強不再發(fā)生改變

（3）鋁電池性能優(yōu)越，Al—Ag2O電池可用作水下動力電源，其原理如下圖所示：

請寫出該電池正極反應式           ；常溫下，用該化學電源和惰性電極電解300ml硫酸銅溶液（過量），消耗27mg Al，則電解后溶液的pH＝      （不考慮溶液體積的變化）。

某課外活動小組同學用如圖裝置進行實驗,試回答下列問題。

（1）若開始時開關K與b連接，則B極的電極反應式為           ,總反應的離子方程式為           ，有關上述實驗,下列說法正確的是（填序號）       。

①溶液中Na+向A極移動

②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍

③反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質(zhì)的濃度

④若標準狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體,則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子

（2）上述實驗反應一小段時間后，再把開關K與a連接,則B極的電極反應式為         。

（3）該小組同學認為如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,則可以設想用如下圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。

①該電解槽的陽極反應式為      。此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)      （填”大于”或”小于”或”等于”）通過陽離子交換膜的離子數(shù)。

②制得的氫氧化鉀溶液從出口       （填寫“A”、“B”、“C”、“D”）導出。

③通電開始后,陰極附近溶液pH會增大,請簡述原因                 。

④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池,則電池正極的電極反應式為                    。

⑤燃料電池所用燃料可以是氫氣,也可以是其他燃料,如甲醇、肼等。液態(tài)肼（分子式N2H4)可以在氟氣中燃燒生成氮氣和氟化氫。利用肼、氟氣與KOH溶液組成堿性燃料電池,請寫出該電池負極的電極反應式?      ?     。

二甲醚(CH3OCH3)是一種重要的清潔燃料氣，其儲運、燃燒安全性、理論燃燒溫度等性能指標均優(yōu)于液化石油氣，也可用作燃燒電池的燃料，具有很好的好展前景。

（1）已知H2、CO和CH3OCH3的燃燒熱(ΔH)分別為-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol，則工業(yè)上利用水煤氣成分按1:1合成二甲醚的熱化學方程式為：             。

（2）工業(yè)上采用電浮遠凝聚法處理污水時，保持污水的pH在5.0，通過電解生成Fe(OH)3膠體，吸附不溶性雜質(zhì)，同時利用陰極產(chǎn)生的H2，將懸浮物帶到水面，利于除去。實驗室以二甲醚燃料電池模擬該方法設計的裝置如下圖所示：

①乙裝置以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，稀土金屬材料為電極。寫出該燃料電池的正極電極反應式          ；下列物質(zhì)可用做電池熔融碳酸鹽的是              。

A.MgCO3       B.Na2CO3      C.NaHCO3     D.(NH4)2CO3

②寫出甲裝置中陽極產(chǎn)物離子生成Fe(OH)3沉淀的離子方程式                   。

③已知常溫下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，電解一段時間后，甲裝置中c(Fe3+)=    。

④已知：H2S的電離平衡常數(shù)：K1=9.1×10-8、K2=1.1×10-12；H2CO3的電離平衡常數(shù)：K1=4.31×10-7、K2=5.61×10-11。測得電極上轉(zhuǎn)移電子為0.24mol時，將乙裝置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列選項正確的是

A．發(fā)生反應的離子方程式為：CO2+S2-+H2O=CO32-+H2S

B．發(fā)生反應的離子方程式為：CO2+S2-+H2O=HCO3-+HS-

C．c(Na+)=2[c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)]

D．c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+2c(S2-)+c(OH-)

E．c(Na+)>c(HCO3-)>c(HS-)>c(OH-)