题目内容
Ⅰ．沿海地区有着丰富的海水资源，海水中主要含有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO42－、Br－、CO32－、HCO3－等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。
（1）海水经过处理后可以得到无水氯化镁，无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式 。
（2）某化工厂生产过程中会产生含有Cu2＋和Pb2＋的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子，根据下列数据，你认为投入 （选填“Na2S”或“NaOH”）效果更好。
| 难溶电解质 | Cu(OH)2 | CuS | Pb(OH)2 | PbS |
| Ksp | 4．8×10－20 | 6．3×10－36 | 1．2×10－15 | 1．0×10－28 |
（3）火力发电在我国的能源利用中占较大比重，但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：
①天然海水的pH≈8，试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因 （任写一个）。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2吸收效率的措施，进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验，实验结果如图所示。
请你根据图示实验结果，就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率，提出一条合理化建议： 。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3－等分子或离子，使用氧气将其氧化的化学原理是 （任写一个化学方程式或离子方程式）。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是 。
Ⅱ．能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式
①2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)
H＝－570kJ/mol；②H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g)
H＝－242kJ/mol；③C(s)+1/2O2(g)＝CO(g)
H＝—110．5kJ/moL；④C(s)+O2(g)＝CO2(g)
H＝—393．5kJ/moL；⑤CO2(g)+2H2O(g)＝2CH4(g)+2 O2(g)
H＝+890kJ/moL回答下列问题
（1）上述反应中属于吸热反应的是 。
（2）H2的燃烧热为△H＝ 。
（3）盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然难直接测定，但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)＝H2(g)+ CO(g)
H＝akJ/moL；则a＝ ；该反应的熵S 0(选填“＞”、“＝”、“＜”)；已知自由能G＝H—TS，当G＜0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。（4）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是 。
A．负极的电极反应式为：CO+O2—―2e-＝CO2
B．工作时电极b作正极，O2—由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
（共15分）Ⅰ、（1） MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑1分 （2） Na2S 1分
（3）①CO32－＋H2O
HCO3－＋OH－或 HCO3－＋H2O H2CO3＋OH－ 1分
②降低含硫烟气的温度（或减小含硫烟气的流速）。 1分
③2H2SO3＋O2＝4H＋＋2SO42－（或2H2SO4）或2HSO3－＋O2＝2H＋＋2SO42－；2分
中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H+），减少污染。1分
Ⅱ、（1） ⑤ 1分 （2）－285kJ/mol 1分
（3）＋131.5 2分 ＞ 1分 高温 1分 （4）B 2分
解析试题分析：I、（1）镁是活泼的金属，冶炼时需要通过电解熔融的氯化镁进行，反应的化学方程式为MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑。
（2）根据表中数据可知，氯化铜与硫化汞的溶度积常数分别远小于氢氧化铜与氢氧化汞的溶度积常数，所以沉淀剂最好选择硫化钠。
（3）①由于海水中含有CO32－、HCO3－等离子，二者均水解使海水显碱性，反应的离子方程式为CO32－＋H2OHCO3－＋OH－或 HCO3－＋H2O H2CO3＋OH－。
②根据图像可知，温度越高，SO2的吸收率越小。在温度相同时，烟气速率越小，SO2的吸收率越大，所以合理建议应该是降低含硫烟气的温度（或减小含硫烟气的流速）。
③由于H2SO3、HSO3－等分子或离子均具有还原性，易被氧化为SO42－，反应的离子方程式为2H2SO3＋O2＝4H＋＋2SO42－（或2H2SO4）或2HSO3－＋O2＝2H＋＋2SO42－；由于反应后溶液的酸性增强，所以氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H+），减少污染。
Ⅱ、（1）在热化学方程式中△H＜0表示反应是放热反应，△H＞0表示反应是吸热反应，所以上述反应中属于吸热反应的是⑤，其余均是放热反应。
（2）燃烧热是在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，所以H2的燃烧热为△H＝－570kJ/mol÷2＝－285kJ/mol。
（3）已知②H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g) △H＝－242kJ/mol；③C(s)+1/2O2(g)＝CO(g) △H＝—110．5kJ/moL，则根据盖斯定律可知③－②即得到C(s) + H2O(g)＝H2(g)+ CO(g)，所以该反应的反应热△H＝—110．5kJ/moL＋242kJ/mol＝＋131.5 kJ/mol，即a＝＋131.5。根据方程式可知，该反应是体积增大的，所以该反应的熵△S＞0；根据△G＝△H—T·△S可知，当△G＜0时可自发进行。由于该反应的△S＞0、△H＞0，则该反应应该在高温条件下可自发进行。
（4）原电池中负极失去电子，发生氧化反应。正极得到电子，发生还原反应。所以在该燃料电池中CO再负极通入，空气在正极通入。A、CO在负极通入，则负极的电极反应式为：CO+O2—―2e-＝CO2，A正确；B、工作时电极b作正极，由于原电池中阴离子向负极移动，所以O2—由电极b流向电极a，B不正确；C、原电池中电子从负极流向正极，所以工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，C正确；D、传感器中通过的电流越大，消耗的CO越多，所以尾气中CO的含量越高，D正确，答案选B。
考点：考查金属冶炼、溶度积常数应用、盐类水解、反应热、反应自发性以及燃料电池的有关判断
互动课堂系列答案
CH3OH（g） ΔH1＝－90 kJ·mol－1
甲醇是一种重要的化工原料。甲醇与水蒸气催化重整可获得清洁能源，具有广泛的应用前景。现有如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CH3OH和1molH2O，一定条件下发生反应：CH3OH (g)+ H2O (g)
CO2(g) +3 H2 (g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下表所示。
| 时间 物质 | 0 min | 10 min | 30 min | 60 min | 70 min |
| CO2(mol/L) | 0 | 0.2 | 0.6 | 0.8 | 0.8 |
| CH3OH(mol/L) | 1.0 | 0.8 | 0.4 | 0.2 | 0.2 |
①已知：CH3OH (g)+
O2 (g)
CO2(g) + 2H2 (g) ?H1= —192.9kJ/mol H2(g)+
O2 (g)
H2 O(g) ?H2= —120.9kJ/mol 则甲醇与水蒸气催化重整反应的焓变△H3=_____ 。
②10~30 min内，氢气的平均反应速率v(H2)＝___________mol/(L·min)。
③该反应的平衡常数表达式为K=__________________。
④下列措施中能使平衡时n(CH3OH)／n(CO2)减小的是(双选)___________。
A．加入催化剂 B．恒容充入He(g)，使体系压强增大
C．将H2(g)从体系中分离 D．再充入1molH2O
（2）甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸。
①在常温下，用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20. 00 mL 0.1000 mol/L 甲酸溶液过程中，当混合液的pH=7时，所消耗的V(NaOH)___(填“＜”或“＞”或“＝”) 20. 00 mL。
②在上述滴定操作中，若将甲酸换成盐酸，请在图中的相应位置画出相应的滴定曲线。(1滴溶液约0.04mL)
保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题。为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想，如图所示：
过程Ⅰ可用如下反应表示：
①2CO2
2CO＋O2 ②2H2O===2H2＋O2 ③2N2＋6H2O4NH3＋3O2 ④2CO2＋4H2O2CH3OH＋3O2 ⑤2CO＋4H2O
________＋3O2
请回答下列问题：
(1)过程Ⅰ的能量转化形式为________能转化为________能。
(2)请完成第⑤个反应的化学方程式：____________________。
(3)上述转化过程中，ΔH1和ΔH2的关系是________。
(4)断裂1 mol化学键所需的能量见下表：
| 共价键 | H—N | H—O | N≡N | O===O |
| 断裂1 mol化学键所需能量/(kJ·mol－1) | 393 | 460 | 941 | 499 |
常温下，N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为_________。
科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
(1)合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)ΔH="-92.4" kJ/mol，该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的
，此时H2的转化率为 ；欲提高该容器中H2的转化率，下列措施可行的是 (填选项字母)。
| A．向容器中按原比例再充入原料气 |
| B．向容器中再充入一定量H2 |
| C．改变反应的催化剂 |
| D．液化生成物分离出氨 |
2N2(g)+6H2O(l)
4NH3(g)+3O2(g)ΔH="+1" 530 kJ/mol
又知：H2O(l)
H2O(g) ΔH="+44.0" kJ/mol则2N2(g)+6H2O(g)
4NH3(g)+3O2(g) ΔH= kJ/mol，该反应的化学平衡常数表达式为K ，控制其他条件不变，增大压强，K值 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 
CH3OH(g)，ΔH＝－90.1 kJ·mol－1 在一定压强下，容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
铜单质及其化合物在工业生产和科研中有重要作用。
（1）已知：2Cu2O(s) + O2(g) = 4CuO(s)△H＝－292kJ·mol－1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H＝－221kJ·mol－1
请写出用足量炭粉还原CuO（s）制备Cu2O（s）的热化学方程式： ；
（2）现用氯化铜晶体(CuCl2·2H2O，含氯化亚铁杂质)制取纯净的CuCl2·2H2O。先将其制成水溶液，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
| 金属离子 | 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现有氧化剂NaClO、H2O2、KMnO4，X加哪种好，为什么？ ；
该反应的离子方程式为 。
②溶液II中除Cu2+外，还有 金属离子，如何检验其存在 。
③物质Y不能为下列的
a．CuO b．Cu(OH)2 c．CuCO3 d．Cu2(OH)2CO3 e．CaO f．NaOH
④若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙，产生的现象是 。
氨有着广泛的用途，可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产。
（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应可生成氨气：
该反应在固定体积的密闭容器中进行，有关说法正确的是_____________（填序号字母）。
A．反应处于平衡状态时， |
B．反应达到平衡后， |
| C．体系的总压强不变，说明反应已达平衡 |
| D．混合气体的密度保持不变，说明反应已达平衡 |
①
②
③请写出上述三个反应中
、
、
三者之间关系的表达式，＝_________。（3）工业制硝酸的主要反应是：
＝
①升高温度，反应的K值减小，则Q______（填“>”、“<”或“＝”）0。
②若反应起始的物质的量相同，下列关系图错误的是________（填序号）。
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的浓度如下表：
| 时间/浓度 |   |  |  |  |
| 起始 | 4.0 | 5.5 | 0 | 0 |
| 第2min | 3.2 | a | 0.8 | 1.2 |
| 第4min | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 |
| 第6min | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 3.0 |
反应在第2 min到第4 min时，O2的平均反应速率为________。
反应在第2 min时改变了条件，改变的条件可能是______________________________。
该条件下，反应的平衡常数K＝________。
汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：
N2(g)＋O2(g) 
2NO(g) ΔH，已知该反应在 T ℃时，平衡常数K＝9.0。
请回答：
（1）已知：N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH1 2NO2(g) O2+2NO(g) ΔH2 ΔH= （用含ΔH1、ΔH2的表达式表示）；
（2）某温度下，向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol，5分钟后O2的物质的量为0.5 mol，则NO的反应速率 ；
（3）假定该反应是在恒容条件下进行，下列能判断该反应已达到平衡的是________；
| A．消耗1 mol N2同时生成1 mol O2 |
| B．混合气体密度不变 |
| C．混合气体平均相对分子质量不变 |
| D．2v正(N2)＝v逆(NO) |
2NO(g)的“K-T”、“c(NO)-t”图，由图A可以推知该反应为 反应（填“吸热”或“放热”）。由图B可知，与a对应的条件相比，b改变的条件可以是 ；
（5）T ℃时，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为0.20 mol·L－1、0.20mol·L－1和0.50mol·L－1，此时反应N2(g)＋O2(g)
2NO(g)________________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，平衡时，N2在混合气体的体积百分数为多少？（在答题卡上写出具体计算过程，结果保留2位有效数字）