【化学——选修化学与技术】
明矾石经处理后得到明矾[ KAl(SO4)2·12H2O]。从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如下所示：
焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO4)2·12H2O+3S＝2K2SO4 +2Al2O3+9SO2+48H2O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是 ；
（2）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 ；
（3）A12O3在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如图所示，该晶体中Al的配位数是 ；
（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新
型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池反应的化学方程
式是 ；
（5）焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时：
2SO2(g) +O2(g)
2SO3(g) △H1= 一197 kJ/mol；
2H2O (g)＝2H2O(1) △H2＝一44 kJ/mol；
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)＝2H2SO4(l) △H3＝一545 kJ/mol。
则SO3 (g)与H2O(l)反应的热化学方程式是 ；
（6）焙烧948吨明矾(M＝474 g/mol )，若SO2的利用率为96%，可生产质量分数为98％的硫
酸 吨。
运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
（1）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。在T1℃时，反应进行到不同时间（min）测得各物质的浓度（mol/L）如下：
 时间浓度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
| NO |
1.00 |
0.68 |
0.50 |
0.50 |
0.60 |
0.60 |
| N2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
| CO2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
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NOb．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2nmol NO（g）的同时消耗nmol CO2（g）
b．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
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
（2）某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，利用以下反应：
NO+CON2+CO2（有CO） 2NON2+O2（无CO）
①若不使用CO，温度超过775 ℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式。
（3）以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为。
铜及其化合物在工业、农业、科技和日常生活中有广泛应用。
（1）工业上利用辉铜矿（主要成分是Cu2S）冶炼铜。为了测定辉铜矿样品的纯度，用酸性高锰酸钾溶液反应，所得溶液加入Ba(NO3)2有白色沉淀生成。写出辉铜矿与高锰酸钾反应的离子方程式。
（2）工业上利用废铜屑、废酸（含硝酸、硫酸）为主要原料制备硫酸铜晶体。某含有c(HNO3)＝2 mol/L，c(H2SO4)＝4 mol/L的废酸混合液100 mL（不使用其它酸或氧化剂），最多能制备硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）的质量为〔M(CuSO4·5H2O)=250〕.
（3）现有一块含有铜绿〔Cu2(OH)2CO3〕的铜片（假设不含其它杂质）在空气中灼烧至完全反应，经测定，反应前后固体的质量相同。
①固态铜与适量氧气反应，能量变化如下图所示，写出固态铜与氧气反应生成1 mol固态氧化亚铜的热化学方程式。
②上述铜片中铜的生锈率为（金属生锈率=
）。（结果保留到整数）
（4）自然界中各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后转化为硫酸铜溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS），慢慢地转变为铜蓝（CuS）。
①硫化铜与氧气在淋滤作用下生成硫酸铜等，该过程的化学方程式为。
②写出渗透到地下深层的硫酸铜溶液遇到闪锌矿发生反应的离子方程式，请用简短的语言解释该反应发生的原理。
汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
（1）2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) △H=-746.5KJ/mol (条件为使用催化剂)
已知：2C (s)+O2(g)2CO(g) △H=-221.0KJ/mol
C (s)+O2(g)
CO2(g) △H=-393.5KJ/mol
则N2（g）+O2（g）＝2NO（g） △H＝kJ·mol-1。
（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表
| 时间/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| C(NO)10-4 mol/L |
10.0 |
4.50 |
C1 |
1.50 |
1.00 |
1.00 |
| C(NO)10-3 mol/L |
3.60 |
3.05 |
C2 |
2.75 |
2.70 |
2.70 |
则c1合理的数值为（填字母标号）。
A．4.20 B．4.00C．3.50D．2.50
（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示：
则曲线Ⅰ对应的实验编号依次为。
（4）将不同物质的量的H2O（g）和CO（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下三组数据：
| 实验组 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
||
| H2O |
CO |
CO |
H2 |
|||
| ① |
650 |
2 |
4 |
2．4 |
1．6 |
5 |
| ② |
900 |
1 |
2 |
1．6 |
0．4 |
3 |
| ③ |
900 |
a |
b |
c |
d |
t |
①实验组①中以v(CO2)表示的反应速率为，温度升高时平衡常数会（填“增大”、“减小”或“不变”）。
②若a＝2,b＝1，则c＝,达平衡时实验组②中H2O（g）和实验组③中CO的转化率的关系为
α2 (H2O)α3 (CO)（填“＜”、“＞”或“＝”)。
（5）CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似于燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y2O3）和氧化锆（ZrO2）晶体，能传导O2－。
①则负极的电极反应式为________________。
②以上述电池为电源，通过导线连接成图一。若X、Y为石墨，a为2L 0．1mol／L KCl溶液，写出电解总反应的离子方程式。电解一段时间后，取25mL上述电解后的溶液，滴加0.4mol／L醋酸得到图二曲线（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）。根据图二计算，上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为__________g。
SO2、NO是大气污染物。吸收SO2和NO，获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程图如下（Ce为铈元素）：
（1）装置Ⅰ中生成HSO3－的离子方程式为。
（2）含硫各微粒（H2SO3、HSO3－和SO32－）存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数X(i)与溶液pH 的关系如图所示。
①下列说法正确的是（填字母序号）。
a．pH=8时，溶液中c(HSO3－) < c(SO32－)
b．pH=7时，溶液中c(Na+) =c(HSO3－)+c(SO32－)
c．为获得尽可能纯的NaHSO3，可将溶液的pH控制在4～5左右
②向pH=5的NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液，溶液中出现浑浊，pH降为2，用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因：。
（3）装置Ⅱ中，酸性条件下，NO被Ce4+氧化的产物主要是NO3－、NO2－，写出生成NO3－的离子方程式。
（4）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，其原理如下图所示。
①生成Ce4+的电极反应式为。
②生成Ce4+从电解槽的（填字母序号）口流出。
（5）已知进入装置Ⅳ的溶液中，NO2－的浓度为a g·L-1，要使1 m3该溶液中的NO2－完全转化为NH4NO3，需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的O2L（用含a代数式表示，计算结果保留整数）.
(13分)某条件下，在2 L密闭容器中发生如下反应：2NO2(g)
2NO(g)＋O2(g)
在三种不同条件下进行，其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃，实验Ⅲ在850 ℃，NO、O2的起始浓度都为0，NO2的浓度(mol·L－1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题：
（1）实验Ⅱ隐含的反应条件是。
（2）实验II中，从反应开始至达到平衡，用氧气浓度变化表示的化学反应速率为。
（3）800 ℃时，该反应的平衡常数K=，该反应是(填“吸” 或“ 放”)热反应。
（4）若实验Ⅰ中达到平衡后，再向密闭容器中通入2 mol由物质的量之比为1：1组成的NO2与O2混合气体(保持温度不变)，此时反应将向进行(填“正反应方向”或“逆反应方向”)。
（5）NO2、NO是重要的大气污染物，近年来人们利用NH3在一定条件下与之反应而将其转化为无害的参与大气循环的物质，
如：8NH3＋6NO2
7N2＋12H2O。若将此反应设计成原电池，融熔K2CO3为电解质，则正极反应方程式为：。
（6）向AlCl3溶液中逐滴加入氨水，发生如下反应Al3＋＋3NH3·H2O
Al(OH)3↓＋3NH4＋，一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀已完全。已知当溶液中Al3＋恰好沉淀完全时溶液的pH="4.7" ，则Al(OH)3的溶度积常数为(已知：lg2=0.3)。