为回收利用废钒催化剂（含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：
部分含钒物质在水中的溶解性如下：
| 物质 |
VOSO4 |
V2O5 |
NH4VO3 |
(VO2)2SO4 |
| 溶解性 |
可溶 |
难溶 |
难溶 |
易溶 |
回答下列问题：
（1）工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，写出该反应的化学方程式 。
（2）图中所示滤液中含钒的主要成分为 （写化学式）。
（3）该工艺中反应③的沉淀率（又称沉钒率）是回收钒的关键之一，该步反应的离子方程式 ；沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数（NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比）和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为 、 。
（4）用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定（VO2）2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，完成反应的离子方程式为VO2+＋H2C2O4＋_____＝VO2+＋CO2↑＋H2O。
（5）全矾液流电池的电解质溶液为VOSO4溶液，电池的工作原理为VO2+＋V2+＋2H+
VO2+＋H2O＋V3+，电池充电时阳极的电极反应式为 。
用石灰石代替碱液处理酸性废水可降低成本。大多数情况下，利用石灰石处理含金属离子的酸性废水并不适用，原因在于酸与石灰石反应的限度，使溶液体系的pH不能达到6.0以上的排放标准。当酸性废水中含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋时能利用石灰石处理该酸性废水，可使pH上升到6.0以上，达到满意效果，其研究步骤如下：
Ⅰ、向0.1mol/L 盐酸，加入石灰石粉，当溶液体系 pH 升至5.6 时， 再继续加入石灰石粉无气泡冒出，说明此时已达溶解平衡。
Ⅱ、向含Fe3＋、Fe2＋、Al3＋的酸性废水中加入适量的0.1mol/L 盐酸和30% H2O2溶液，充分反应。
Ⅲ、将Ⅱ中获得的溶液加入到Ⅰ溶液中，得到混合液x，测得混合液pH<2.0。
Ⅳ、向混合液x中加入石灰石粉，有大量气体产生，并逐渐有沉淀生成。pH 升到 6.2时停止加石灰石粉。
（1）HCl的电子式是 。
（2）石灰石与盐酸反应的离子方程式是 。
（3）从化学平衡的角度分析CaCO3与盐酸反应的原理 （用化学用语表示）。
（4）CaCl2溶液显中性，步骤Ⅰ中溶液体系 pH = 5.6的原因是 。
（5）步骤Ⅱ中反应的离子方程式是 。
（6）已知：生成氢氧化物沉淀的pH
| Al(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
|
| 开始沉淀时 |
3.4 |
6.3 |
1.5 |
| 完全沉淀时 |
4.7 |
8.3 |
2.8 |
注：金属离子的起始浓度为0.1mol/L
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的： 。
（7）步骤Ⅳ中，当 pH 上升到 3.3 以上时，会促进Al3+的水解，Al3+水解的离子方程式是 。
（8）步骤Ⅳ中溶液体系的 pH 可上升到6.2，是因为生成Al(OH)3可与溶液中的HCO3－反应使c(CO32-)增大，该反应的离子方程式是 。
运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。如甲醇汽油是由10％一25％的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的性能和指标。
I、（一）甲醇在工业上可用CO和H2合成。
已知：CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)△H＝—283 kJ·mol—1
CH3OH(l)＋3/2O2(g)＝CO2(g) ＋2H2O(l)△H＝—725kJ·mol—1
（二）若要求得CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(l)的△H，还需要知道反应（用化学方程式表示） 的焓变。
工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g） △H=akJ/mol
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：
| 温度/0C |
250 |
310 |
350 |
| K |
2.041 |
0.250 |
0.012 |
（1）由表中数据判断△H= a 0（填“>”、“=”或“<”）。
（2）某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO)="0.5" mol·L－1，则此时的温度为 ℃。
（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：
| 浓度mol/L 时间/min |
c(CO) |
c(H2) |
c(CH3OH) |
| 0 |
0.8 |
1.6 |
0 |
| 2 |
0.6 |
1.2 |
0.2 |
| 4 |
0.3 |
0.6 |
0.5 |
| 6 |
0.3 |
0.6 |
0.5 |
①反应从0 min到4 min之间，H2的反应速率为 。
②反应达到平衡时CO的转化率为 。
③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是 （填序号）。
A．使用催化剂 B．降低温度 C．增加H2的浓度
（4）向容积相同、温度分别为T1和T2的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H2，发生反应CO（g）+2 H2（g）CH3 OH（g）△H="a" kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中CO的百分含量分别为w1和w2；已知T1<T2，则w1 w2（填序号）。
A．大于B．小于C．等于D．以上都有可能
II、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式： 。
【实验化学】
甲苯氧化法制备苯甲酸的反应原理如下：
+ 2KMnO4
+KOH+2MnO2↓+H2O
+ HCl
+KCl
实验时将一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中，在100 ℃时， 反应一段时间，再停止反应，并按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。
（1）实验室中实现操作Ⅰ所需的玻璃仪器有 、烧杯；操作Ⅱ的名称为 。
（2）如果滤液呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化，若无此操作会出现的危害是 。
（3）在操作Ⅲ中，抽滤前需快速冷却溶液，其原因是 ；如图2所示抽滤完毕，应先断开 之间的橡皮管。
（4）纯度测定：称取1.220 g产品，配成100 mL溶液，取其中25.00 mL溶液，进行滴定 ，消耗KOH物质的量为2.4×10－3 mol。产品中苯甲酸质量分数为 。
(14分)天然气是重要的化石燃料和工业原料，其主要成分为甲烷。
（1）CO2气体排放会产生温室效应，将通入CO2碳化了的水在如图1所示的电解池阴极区进行电解，可以直接产生甲烷，加入硫酸钠为了增加导电性。
①写出电解时阴极的电极反应式
②电解时电解池采用阳离子交换膜，若采用阴离子交换膜会对电解产生的影响为 。
（2）将甲烷和硫反应可以制备CS2，其流程如下：
①反应1产生两种含硫的物质，则该反应方程式为
②反应当中，每有1molCS2生成时，需要消耗O2的物质的量为
③为了将含硫化合物充分回收，实验时需对反应1出来的气体分流，则进入反应2和反应3的气体气体关系为
（3）甲烷在高温下分解生成烃和氢气，若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图2所示，甲烷在高温下分解反应的化学方程式为 。
三氯化铁是合成草酸铁的重要原料。
（1）利用工业FeCl3制取纯净的草酸铁晶体[Fe2(C2O4)3·5H2O]的实验流程如下图所示：
①为抑制FeCl3水解，溶液X为 。
②上述流程中FeCl3能被异丙醚萃取，其原因是 ；检验萃取、分液后所得水层中是否含有Fe3＋的方法是 。
③所得Fe2(C2O4)3·5H2O需用冰水洗涤，其目的是 。
④为测定所得草酸铁晶体的纯度，实验室称取a g样品，加硫酸酸化，用KMnO4标准溶液滴定生成的H2C2O4，KMnO4标准溶液应置于下图所示仪器 （填“甲”或“乙”）中。下列情况会造成实验测得Fe2(C2O4)3·5H2O含量偏低的是 。
a．盛放KMnO4的滴定管水洗后未用标准液润洗
b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失
c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数
（2）某研究性学习小组欲从蚀刻镀铜电路板所得废液（溶质为FeCl2、CuCl2、FeCl3）出发，制备单质铜和无水FeCl3，再由FeCl3合成Fe2(C2O4)3·5H2O。请补充完整由蚀刻废液制备单质铜和无水FeCl3的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、盐酸、NaOH溶液和H2O2溶液）：向废液中加入足量铁粉，充分反应后过滤； ；调节溶液pH，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得FeCl3·6H2O； ，得到无水FeCl3。