（13分）化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

（1）催化反硝化法中，H2能将NO还原为N2。25℃时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12（常温下）。

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

①N2的结构式为________。

②请补充离子方程式，并进行配平：上述反应离子方程式为(配平为1不省略)

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

其平均反应速率v(NO)= mol·L－1·min－1。

（2）电化学降解NO的原理如图所示。

①电源正极为________(填“A”或“B”)，

阴极反应式为 。

②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。

A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素。常温下A、B、C的常见单质均为无色、无味的气体，D、E的单质均为固体。C与E同主族，且E的原子序数为C的2倍，D的最外层电子数比最内层多1个，F是人体血红蛋白中含有的一种金属元素，请回答下列问题：

（1）D元素在周期表中的位置是     周期      族。

（2）A与C形成的18电子分子的结构式为       。

（3）最近意大利罗马大学的Funvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的B4分子。B4分子结构如右图所示，已知断裂l molB－B吸收167kJ热量，生成1 mo1B2放出942kJ热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是        。

A．B4比P4(白磷)既含有极性键又含有非极性键 

B．l molB4气体转变为B2吸收882kJ热量  

C．B4与B2互为同素异形体

D．B4与B2分子中各原子最外电子层均达到8电子稳定结构

（4）写出过量的F与稀硝酸反应的离子方程式                

（5）以D为阳极，在H2SO4溶液中电解，D表面形成氧化膜，阳极电极反应式为            。

（6）在常温，常压和光照条件下，B2在催化剂（TiO2）表面与A2C反应，生成1molBA3（g）和C2时的能量变化值为382.5kJ，此反应BA3生成量与温度的实验数据如下表。则该反应的热化学方程式为                      。

A、B、C、D为原子序数依次增大的四种短周期元素，其性质或结构信息如下表：

试回答以下问题

 （1）B在周期表中的位置是      。B的氢化物与E的氢化物比较，沸点较高的是    （填化学式），在水中溶解度较大的是      （填化学式）

 （2）写出D3B与甲反应所得溶液呈        （填“酸性”、“碱性”或“中性”），原因是（用化学方程式表示）          。

 （3）写出丙的电子式为       。说明丙的水溶液在放置过程中其酸性会增强的原因（用离子方程式表示）            。

 （4）由A、B、C、D四种元素中的三种元素组成的一种盐丁，其外观与氯化钠相似，丁的水溶液呈碱性。可用来鉴别丁和氯化钠的试剂有     

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

C．甲基橙试剂                                          D．稀硫酸

（5）将光亮的铜丝插入丁溶液中，没有现象发生，如用盐酸酸化，反应迅速发生，铜丝缓慢溶解生成深绿色溶液，写出该反应的离子方程式              。

A、B、C、D、E、F六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素。它们之间的关系如下：

Ⅰ.原子半径：A < C< B < E< D  

Ⅱ.原子的最外层电子数：A=D    C=E   A + B=C

Ⅲ.原子的核外电子层数：B=C=2A 

Ⅳ.B元素的主要化合价：最高正价+最低负价=2

请回答：

（1）甲为由A、B两种元素组成的常见气体，写出其电子式             ；

（2）写出某黑色含F的磁性氧化物与E最高价氧化物对应水化物的稀溶液反应的离子方程式               。装置1经过一段时间向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为        。单质F发生       （填电化学腐蚀类型）

（3）向A、B、C三种元素组成的某盐稀溶液中滴加AgNO3溶液生成白色沉淀，该反应的化学方程式为                ,已知该盐溶液常温下呈酸性，则0.1mol/L该盐溶液中离子浓度的大小顺序为             。

（4）上述元素中的五种元素可形成一种常见复盐，经检测该复盐中三种离子的个数比为2:1:2，则该复盐的化学式为           。为检验该复盐中的某种有色离子存在，请写出实验的操作步骤和现象                。

I．800℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO和H2O维持恒温，发生反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)，反应过???中测定的部分数据见下表：

①反应在2 min内的平均速率为v(H2O)＝__________；

②800℃时，化学平衡常数K的值为______________；

③保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率______（填“增大”或“减小”或“不变”）。

④在恒温恒压密闭容器中通入CO和H2O各1 mol发生该反应，当反应达到平衡后，维持温度与压强不变，t1时再通入各1 mol的CO和H2O的混合气体，请在下图中画出正(v正)、逆(v逆)反应速率在t1后随时间t变化的曲线图。

II.实验室中利用复分解反应制取Mg(OH)2。实验数据和现象如下表所示（溶液体积均取用1mL）：

①现象III是             ；

②如果向0.028 mol/L的MgCl2溶液中加入等体积的NaOH溶液，请计算NaOH溶液的浓度至少达到      mol/L时，溶液中开始出现白色沉淀（Ksp(Mg(OH)2)= 5.6×10-12）。

③MgCl2溶液和氨水混合后存在下列化学平衡：

Mg2+(aq) + 2NH3·H2O(aq)2NH4+(aq) + Mg(OH)2(s)该反应化学平衡常数的表达式为K=                   ，列出该反应平衡常数K与Kb(NH3·H2O)、Ksp(Mg(OH)2)的关系式       。

CuCl2溶液中的铜主要以Cu(H2O)42+、CuCl42-形式存在，它们间有如下转化关系：Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl-CuCl42-(黄色)+4H2O；电解不同浓度的CuCl2溶液，均可看做Cu2+、Cl-直接放电。下图为电解浓度较大CuCl2溶液的装置，实验开始后，观察到丙中的KI-淀粉溶液慢慢变蓝。回答下列问题：

（1）甲电极的电极反应式为_________________。

（2）丙中溶液变蓝是乙电极产物与KI反应导致的，该反应的化学方程式为___。

（3）随电解的不断进行，U型管中溶液的颜色变化为__________；

A．由黄色变为浅蓝色    B．由蓝色变为浅黄色

溶液颜色变化的原因是_________________。

（4）当电解到一定程度，甲电极附近出现蓝色Cu(OH)2絮状物。经测甲电极附近溶液的pH＝a，此时甲电极附近溶液中c(Cu2+)＝______ mol·L-1。（已知：Cu(OH)2的Ksp＝2.2×10-20）

（5）电解较长时间后，丙中溶液的蓝色又会褪去，这是因为乙电极产物进一步将I2氧化为IO3-，该反应的离子方程式为_____________。

利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤，已知

SO2（g）＋O2（g） SO3（g）△H＝－98 kJ·mol－1。

（1）某温度下该反应的平衡常数K＝，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol

SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，则反应开始时v正         v逆（填“＜”、“＞”或“＝”）。

（2）一定温度下，向一带活塞的体积为2 L的密闭容器中充入2.0 mol SO2和1.0 molO2，达到平衡后体积变为1.6 L，则SO2的平衡转化率为        。

（3）在（2）中的反应达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是      （填字母）。

A保持温度和容器体积不变，充入1.0 mol O2

B保持温度和容器内压强不变，充入1.0 mol SO3

C降低温度

D移动活塞压缩气体

（4）若以右图所示装置，用电化学原理生产硫酸，写出通入O2电极的电极反应式为          。

（5）为稳定持续生产，硫酸溶液的浓度应维持不变，则通入SO2和水的质量比为        。

碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。

（1）真空碳热还原—氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：

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

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

（2）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)  △H=Q kJ·mol－1在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①0～10min内，NO的平均反应速率v(NO)＝        ，T1℃时，该反应的平衡常数K＝       ；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是       （填字母编号）。

a．通入一定量的NO            b．加入一定量的活性炭

c．加入合适的催化剂           d．适当缩小容器的体积   

③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：1，则Q         0（填“>”或“<”）。

④在恒容条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是      （填选项编号）。

a．单位时间内生成2n mol NO(g)的同时消耗n mol CO2(g) 

b．反应体系的温度不再发生改变

c．混合气体的密度不再发生改变                

d．反应体系的压强不再发生改变

（3）铝电池性能优越，Al—Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示：

请写出该电池正极反应式           ；常温下，用该化学电源和惰性电极电解300ml硫酸铜溶液（过量），消耗27mg Al，则电解后溶液的pH＝      （不考虑溶液体积的变化）。

某课外活动小组同学用如图装置进行实验,试回答下列问题。

（1）若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为           ,总反应的离子方程式为           ，有关上述实验,下列说法正确的是（填序号）       。

①溶液中Na+向A极移动

②从A极处逸出的气体能使湿润KI淀粉试纸变蓝

③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度

④若标准状况下B极产生2.24 L气体,则溶液中转移0.2 mol电子

（2）上述实验反应一小段时间后，再把开关K与a连接,则B极的电极反应式为         。

（3）该小组同学认为如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,则可以设想用如下图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。

①该电解槽的阳极反应式为      。此时通过阴离子交换膜的离子数      （填”大于”或”小于”或”等于”）通过阳离子交换膜的离子数。

②制得的氢氧化钾溶液从出口       （填写“A”、“B”、“C”、“D”）导出。

③通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因                 。

④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应式为                    。

⑤燃料电池所用燃料可以是氢气,也可以是其他燃料,如甲醇、肼等。液态肼（分子式N2H4)可以在氟气中燃烧生成氮气和氟化氢。利用肼、氟气与KOH溶液组成碱性燃料电池,请写出该电池负极的电极反应式?      ?     。

二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料气，其储运、燃烧安全性、理论燃烧温度等性能指标均优于液化石油气，也可用作燃烧电池的燃料，具有很好的好展前景。

（1）已知H2、CO和CH3OCH3的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ/mol、-283kJ/mol和-1460.0 kJ/mol，则工业上利用水煤气成分按1:1合成二甲醚的热化学方程式为：             。

（2）工业上采用电浮远凝聚法处理污水时，保持污水的pH在5.0，通过电解生成Fe(OH)3胶体，吸附不溶性杂质，同时利用阴极产生的H2，将悬浮物带到水面，利于除去。实验室以二甲醚燃料电池模拟该方法设计的装置如下图所示：

①乙装置以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极。写出该燃料电池的正极电极反应式          ；下列物质可用做电池熔融碳酸盐的是              。

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

②写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3沉淀的离子方程式                   。

③已知常温下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，电解一段时间后，甲装置中c(Fe3+)=    。

④已知：H2S的电离平衡常数：K1=9.1×10-8、K2=1.1×10-12；H2CO3的电离平衡常数：K1=4.31×10-7、K2=5.61×10-11。测得电极上转移电子为0.24mol时，将乙装置中生成的CO2通入200mL 0.2mol/L的Na2S溶液中,下列选项正确的是

A．发生反应的离子方程式为：CO2+S2-+H2O=CO32-+H2S

B．发生反应的离子方程式为：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-)