2013年10月9日，2013年诺贝尔化学奖在瑞典揭晓，犹太裔美国理论化学家马丁·卡普拉斯、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔因给复杂化学体系设计了多尺度模型而分享奖项。三位科学家的研究成果已经应用于废气净化及植物的光合作用的研究中，并可用于优化汽车催化剂、药物和太阳能电池的设计。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)
2CO2(g)+ N2(g) △H＜0同一条件下该反应正反应的平衡常数为K1，逆反应的表达式平衡常数为K2，K1与K2的关系式为 。
（2）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 （填代号）。
（3）在体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO2和H2，在900℃时发生吸热反应并记录前5min各物质的浓度，第6min改变了条件。各物质的浓度变化如下表；
| 时间/min |
CO2（mol·L-1） |
H2（mol·L-1） |
CO（mol·L-1） |
H2O（mol·L-1） |
| 0 |
0.2000 |
0.3000 |
0 |
0 |
| 2 |
0.1740 |
0.2740 |
0.0260 |
0.0260 |
| 5 |
0.0727 |
0.1727 |
0.1273 |
0.1273 |
| 6 |
0.0350 |
0.1350 |
0.1650 |
|
①前2min，用CO表示的该化学反应的速率为 ；
②第5—6min，平衡移动的可能原因是 ；
（4）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ·mol-1
2NO2(g)
N2O4(g) △H＝－56.9 kJ·mol-1
H2O(g) ＝ H2O(l) △H ＝ －44.0 kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式： 。
在一定条件下，可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O，现有NO和NH3的混合物1mol，充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g，则原反应混合物中NO的物质的量可能是 mol
（6）在一定条件下，也可以用H2处理CO合成甲醇和二甲醚（CH3OCH3）及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应，其原子利用率达100%，合成的物质可能是 。
a．汽油 b．甲醇 c．甲醛 d．乙酸
SO2是常见的大气污染物，燃煤是产生SO2的主要原因。工业上有多种方法可以减少SO2的排放。
（1）往煤中添加一些石灰石，可使燃煤过程中产生的SO2转化成硫酸钙。该反应的化学方程式是 。
（2）可用多种溶液做燃煤烟气中SO2的吸收液。
①分别用等物质的量浓度的Na2SO3溶液和NaOH溶液做吸收液，当生成等物质的量NaHSO3时，两种吸收液体积比V（Na2SO3）：V（NaOH）= 。
② NaOH溶液吸收了足量的SO2后会失效，可将这种失效的溶液与一定量的石灰水溶液充分反应后过滤，使NaOH溶液再生，再生过程的离子方程式是 。
（3）甲同学认为BaCl2溶液可以做SO2的吸收液。为此甲同学设计如下实验（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）：
已知：Na2SO3(固体) + H2SO4(浓) 
Na2SO4 + SO2↑+ H2O
反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B中有白色沉淀。甲认为B中白色沉淀是SO2与BaCl2溶液反应生成的BaSO3，所以BaCl2溶液可做SO2吸收液。
乙同学认为B中的白色沉淀是BaSO4，产生BaSO4的原因是：
① A中产生的白雾是浓硫酸的酸雾，进入B中与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀。
② 。
为证明SO2与BaCl2溶液不能得到BaSO3沉淀，乙同学对甲同学的实验装置做了如下改动并实验（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）：
反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生同时有白雾生成；B、C试管中除了有气泡外，未见其它现象；D中红色褪去。
③试管B中试剂是 溶液；滴加浓硫酸之前的操作是 。
④通过甲乙两位同学的实验，得出的结论是 。
电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
图1
（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择__________（填字母序号）
a．碳棒 b．锌板 c．铜板
用电化学原理解释材料B需定期拆换的原因_______________。
图2图3
（2）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图2为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的_____________极（填“正”或“负”）。F电极上的电极反应式为_____________。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学用语解释其原因____________。
（3）乙醛酸（HOOC-CHO）是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图3所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两级室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
①N电极上的电极反应式为______________。
②若有2molH+通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为________________mol。
工业上用菱锰矿（MnCO3）［含FeCO3、SiO2、Cu2(OH) 2CO3等杂质］为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：
已知： 生成氢氧化物沉淀的pH
| Mn(OH)2 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Cu(OH)2 |
|
| 开始沉淀时 |
8.3 |
6.3 |
2.7 |
4.7 |
| 完全沉淀时 |
9.8 |
8.3 |
3.7 |
6.7 |
注：金属离子的起始浓度为0.1 mol/L
回答下列问题：
（1）含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是 。盐酸溶解MnCO3的化学方程式是 。
（2）向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是 。
（3）将MnCl2转化为MnO2的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化，该反应的离子方程式为：5Mn2＋＋2ClO3－＋□_______＝□_______＋□_______＋□_______。
（4）将MnCl2转化为MnO2的另一种方法是电解法。
① 生成MnO2的电极反应式是 。
② 若直接电解MnCl2溶液，生成MnO2的同时会产生少量Cl2。检验Cl2的操作是 。
③ 若在上述MnCl2溶液中加入一定量的Mn(NO3)2粉末，则无Cl2产生。其原因是 。
工业上通过氮气和氢气反应合成氨，氨经一系列反应可以得到硝酸。反应如下图所示：
请回答：
（1）NO2与H2O反应中的还原剂是______________。
（2）NH3与O2制取NO的化学反应方程式_________________。
（3）下列说法不正确的是（选填序号字母）_________________。
a．氨可用作制冷剂
b．铵态氮肥一般不能与碱性化肥共同使用
c．硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标况下，该浓硝酸与足量铜完全反应能生成1mol NO2
（4）大量排放含N、P化合物的废水，会导致水体污染。其中含氮的物质主要是蛋白质，蛋白质在水中分解会产生氨气，氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO2，上述氨气与氧气的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
（5）已知：
①H2（g）+
O2（g）=H2O（g）△H1=-241.8kJ/mol，
②N2(g)+O2(g)= NO2(g) △H2=+33.9kJ/mol，
③N2（g）+
H2（g）=NH3（g）△H2=-46.0kJ/mol
则17g氨气与氧气反应生成NO2（g）与H2O（g）时，△H＝___________kJ/mol。
氯气是重要的化工原料，有广泛的用途。
（1）氯气的电子式是__________________。
（2）电解饱和食盐水制氯气的离子方程式是__________________。
（3）工业上用H2和Cl2反应制HCl，反应的能量变化如图所示：
① 该反应的热化学方程式是________________。
② 实验室配制FeCl3溶液时，将FeCl3固体溶解在稀盐酸中，请结合离子方程式用平衡移动原理解释原因。______________。
（4）“氯胺（NH2Cl）消毒法”是在用液氯处理自来水的同时通入少量氨气，发生反应：Cl2+NH3=NH2Cl+HCl。NH2Cl能与水反应生成可以杀菌消毒的物质，该反应中元素的化合价不变。
① NH2Cl与水反应的化学方程式是______________。
② 在Cl2+NH3=NH2Cl+HCl中，每消耗11.2 L Cl2（标准状况下），转移电子____________ mol。