摘要：18． (1) 作用有 . . (2)该实验的目的是 ,发生反应的△H 0. (3)下列说法正确的是 . (4)电极反应式 .

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（16分）粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物为：SiO2、Al2O3，还含有FeO、Fe2O3等。现将提取粉煤灰中Al、Si等元素，某科研小组的同学设计了如下工艺流程：

请回答下列问题：
（1）操作i所需要的玻璃仪器有：                 (填序号)。
a．铁架台    b．烧杯    c．冷凝管    d．玻璃棒    e．集气瓶    f．分液漏斗   g．漏斗
（2）写出粉煤灰与过量NaOH溶液反应的离子方程式                                         。
（3）写出向固体A中加入过量稀H2SO4和过量H2O2时发生的离子反应方程式                    。
（4）写出生成固体H的离子方程式                                                         。
（5）该科研小组的同学准备用0.1 mol·L－1KSCN溶液和0.5000mol·L－1KI溶液滴定溶液B，以测定粉煤灰中Fe元素的含量：
①为减小实验误差，由固体A制备溶液B过程中煮沸的目的是                              
(请用化学方程式表示)。
②判断滴定终点的现象为                                                              。
③将溶液B配制成250mL溶液后，取出25.00mL装入锥形瓶中，再滴入1~2滴KSCN溶液进行滴定，滴定过程中使用KI溶液的量如下表所示：
滴定次数
 1
 2
 3
 4
KI溶液体积/mL
 30.00
 32.20
 30.02
 29.98
则该粉煤灰中Fe元素的质量分数为                   (保留三位有效数字)。
④若滴定操作太慢，则滴定结果          (填“偏小”、“偏大”或“无影响”)；原因是                                                                  
                                                    (请用离子方程式及简单的文字描述)。
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（15分）工业中利用废铜（含有锌、铝等）制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中加热，使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。

下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L—1计算）。
 
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
沉淀溶解的pH
Cu2+
4.4
6.4
 
Al3+
3.0
5.0
10
Zn2+
5.9
8.9
11
（1）①为了节约原料，硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为    ；该反应中产生尾气污染空气，请选择下图中合适的装置吸收尾气   。 

②由表可知Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2—，请写出金属锌与氢氧化钠溶液反应的离子方程式    
（2）为了符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
第一组：空气为氧化剂法
将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加入物质甲调节pH，铁元素全部沉淀(一般认为铁离子的浓度下降到10-5 mol·L-1，就认为沉淀完全。已知：Ksp[Fe((OH)3]≈10-38，然后过滤、浓缩、结晶。
请回答下列问题：
①方案为了使铁离子全部沉淀，应调节pH至少为    。
②方案中甲物质可选用的是     
A．CaO　   B．NaOH　    C．CuCO3　     D．Cu2(OH) 2CO3    E．Fe2(SO4) 3
③方案中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因    。
第二组：过氧化氢为氧化剂法
将铜粉放到 1.5 mol·L-1的足量稀硫酸中，控温在50℃加入10%的足量H2O2反应0.5 h，升温到60℃，持续反应1 h后，过滤、蒸发浓缩、减压抽滤等，用少量95%的酒精淋洗后晾干，得CuSO4·5H2O 。
请回答下列问题：
④用过氧化氢为氧化剂法比流程中采用硝酸和硫酸溶解的优点是   。
⑤用少量95%的酒精淋洗的目的是    。
（3）废铜溶解后经过一系列操作得到硫酸铜溶液，补充完整由溶解液制备纯净硫酸铜溶液的实验步骤    。
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全球气候变暖已经成为全世界人类面临的重大问题，温家宝总理在“哥本哈根会议”上承诺到2020年中国减排温室气体40%。

⑴ （2分）地球上的能源主要源于太阳，绿色植物的光合作用可以大量吸收CO2以减缓温室效应，主要过程可以描述分为下列三步（用“C5”表示C5H10O4，用“C3”表示C3H6O3）：

Ⅰ、H2O(l)＝2H＋(aq)＋1/2O2(g)＋2e－     △H＝＋284kJ·mol-1

Ⅱ、CO2(g)＋C5(s)＋2H＋(aq)＝2C3＋(s)      △H＝＋396kJ·mol-1

Ⅲ、12C3＋(s)＋12e－＝C6H12O6(葡萄糖、s)＋6C5(s)＋3O2(g)△H＝－1200 kJ·mol-1

写出绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式

                                                     。

⑵ （8分）降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

△H＝－49.0 kJ·mol-1 。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①  从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率

v(H2)＝              mol·(L·min)-1；

② 氢气的转化率＝                 ；

③ 该反应的平衡常数为          （保留小数点后2位）；

④ 下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)／n(CO2)增大的是                  。

A．升高温度                              B．充入He(g)，使体系压强增大

C．将H2O(g)从体系中分离出去             D．再充入1mol CO2和3mol H2

 

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（16分）Ⅰ．如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2，目前已引起各国普遍重视。

（1）工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，在500℃下发生反应：

CO2(g)＋3H2(g)  CH3OH(g)＋H2O(g) 。

实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。                                            

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝_____________________；

②图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是

      热（填“吸”或“放”）反应。

③该反应的平衡常数K为      （保留两位小数）。若提高温度到800℃进行，达平衡时，K值       （填“增大”、“减小”或“不变”），

④500℃达平衡时，CH3OH的体积分数ω为        。

（2）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO＋O2，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O，则阴极反应式为_________      ____   ___。

Ⅱ．工业上可利用煤的气化产物（CO和H2）合成二甲醚（CH3OCH3），其三步反应如下：

②    2H2 (g)＋CO(g) CH3OH (g)          ΔH＝ －90.8 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)    ΔH＝ －23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)＋H2O(g) CO2 (g)＋H2(g)       ΔH＝ －41.3 kJ·mol-1

（3）总合成反应的热化学方程式为__________                          _   。

（4）一定条件下的密闭容器中，上述总反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________（填字母代号）。

A．高温高压          B．加入催化剂        C．减少CO2的浓度

D．增加CO的浓度    E．分离出二甲醚

（5）已知反应②2CH3OH(g)  CH3OCH3(g)＋H2O(g)在某温度下的平衡常数K = 400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质

CH3OH

CH3OCH3

H2O

c / mol·L-1

0.44

0.60

0.60

此时，v (正) _____ v (逆) （填“＞”、“＜”或“＝”）。

 

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（16分）Ⅰ．如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2，目前已引起各国普遍重视。

（1）工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，在500℃下发生反应：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) 。

实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图1所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝_____________________；

②图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是

      热（填“吸”或“放”）反应。

③该反应的平衡常数K为      （保留两位小数）。若提高温度到800℃进行，达平衡时，K值       （填“增大”、“减小”或“不变”），

④500℃达平衡时，CH3OH的体积分数ω为        。

（2）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现如下转化：2CO2＝2CO＋O2，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O，则阴极反应式为_________      ____   ___。

Ⅱ．工业上可利用煤的气化产物（CO和H2）合成二甲醚（CH3OCH3），其三步反应如下：

① 2H2 (g)＋CO(g)  CH3OH (g)          ΔH＝ －90.8 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)  CH3OCH3(g)＋H2O(g)    ΔH＝ －23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)＋H2O(g)  CO2 (g)＋H2(g)       ΔH＝ －41.3 kJ·mol-1

（3）总合成反应的热化学方程式为__________                          _   。

（4）一定条件下的密闭容器中，上述总反应达到平衡时，要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________（填字母代号）。

A．高温高压          B．加入催化剂        C．减少CO2的浓度

D．增加CO的浓度    E．分离出二甲醚

（5）已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)在某温度下的平衡常数K = 400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质

CH3OH

CH3OCH3

H2O

c / mol·L-1

0.44

0.60

0.60

此时，v (正) _____ v (逆) （填“＞”、“＜”或“＝”）。

 

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