福建省厦门双十中学2021-2022学年高二化学上学期期中考试试题（Word版附解析）

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注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.请认真阅读答题卡上的注意事项，不得用规定以外的笔和纸答题，不得在答题卡上做任何标记。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮檫干净后，再选涂其他答案标号。
4.考试结束后，将答题卡交回。
可能用到的相对原子质量：H-1 Li-7 C-12 N-14 O-16 Mg-24 S-32 Fe-56 Zn-65 Ag-108 Pb-207
一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢，当两者混合时即产生气体，并放出大量的热。已知：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g) ΔH=-641.6 kJ·ml-1，下列说法不正确的是
A. ΔS＞0
B. 相同条件下，正反应活化能大于逆反应活化能
C. 升高温度可以提高活化分子的百分数与百分含量
D. N2H4(g)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g) ΔH＜-641.6 kJ·ml-1
【答案】B
【解析】
【详解】A．该反应气体分子数增多，ΔS＞0，A正确；
B．该反应的ΔHa，D错误；
选C。
4. 在密闭容器中进行反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＜0.该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如图所示，若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是
A. 在t1～t2时，可依据定容容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
B. 在t2时，采取的措施可以是升高温度
C. 在t3～t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
D. 在t5时，容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值
【答案】A
【解析】
【详解】A．2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)反应前后气体体积不相等，可依据定容容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态，故A正确；
B．2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＜0，反应放热，升高温度平衡逆向移动，v逆>v正，而图示是v正>v逆，平衡正向移动，应该是增大压强，故B错误；
C．反应前后全部是气体且总质量不变，容器体积不变，容器内气体的密度始终保持不变，不能判断反应已达到平衡状态，故C错误；
D．在t5时，v逆迅速减小，而v正保持不变，只能是减小了生成物NO2的浓度，平衡正向移动，所以t4时刻，容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值，故D错误；
故答案为：A
5. 验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。
下列说法不正确的是
A. 对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B. 对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D. 将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【答案】D
【解析】
【详解】分析：A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护；B项，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+；C项，对比①②，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe；D项，由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼。
详解：A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；B项，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+，B项正确；C项，对比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C项正确；D项，由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误；答案选D。
点睛：本题通过实验验证牺牲阳极的阴极保护法，考查Fe2+的检验、实验方案的对比，解决本题的关键是用对比分析法。要注意操作条件的变化，如①中没有取溶液，②中取出溶液，考虑Fe对实验结果的影响。要证明Fe比Cu活泼，可用②的方法。
6. 在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g) Y(g)，在温度T1、T2下，X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是
A. 该反应进行到M点吸收的热量小于进行到W点吸收的热量
B. T2温度下，在0～t1时间内，v(Y)= ml·L-1·min-1
C. M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
D. M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小
【答案】C
【解析】
【分析】根据“先拐先平数值大”的原理可知，T1对应的曲线先平衡，又温度越高化学反应速率越快，故T2＜T1。升高温度，X的物质的量浓度c(X)大，则说明平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应，据此结合反应原理分析解答。
【详解】A．反应进行到M点时消耗的X的物质的量小于W点，由于正反应是放热反应，所以反应进行到M点放出的热量比W点少，A错误；
B．T2温度下，在0～t1时间内，X的浓度变化为Δc(X)＝(a－b) ml·L－1，则Y的浓度变化为Δc(Y)＝Δc(X)＝ml·L－1，所以T2温度下，在0～t1时间内v(Y)＝ml·L－1·min－1，B错误；
C．温度越高反应速率越快，T1＞T2，则M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆，C正确；
D．由于反应前后均为一种物质，因此M点时再加入一定量X，相当于增大压强，正反应为气体体积减小的反应，所以平衡正向移动，则平衡后X的转化率增大，D错误；
答案选C。
7. 科研人员利用Cu/ZnO作催化剂，在光照条件下实现了CO2和H2合成CH3OH，该反应历程示意图如下
下列说法错误的是
A. 总反应的化学方程式是CO2+3H2 CH3OH+H2O
B. 过程Ⅳ中有C-H键形成，使体系能量升高
C. 过程Ⅱ中存在极性键的断裂与形成，且有H2O生成
D. 过程Ⅰ中H2在Cu表面断裂成H原子，CO2在ZnO表面上形成了HCO
【答案】B
【解析】
【详解】A．该反应的总过程是CO2的和H2在ZnO催化剂作用下，合成甲醇CH3OH，总反应的化学方程式为CO2+3H2 CH3OH+H2O，A正确；
B．根据图示可知：在过程Ⅳ中有C-H键形成，形成化学键会释放能量，导致体系能量降低，B错误；
C．过程Ⅱ中涉及C-O的断裂与C-H和H-O键的形成过程，且C-O，C-H，H-O键均为极性键，同时有H2O生成，C正确；
D．由图可知过程Ⅰ中ZnO表面吸附了CO2，CO2的和H2在光照条件下转化为新的物质HCO，D正确；
故合理选项是B。
8. 高能LiFePO4电池，多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜，主要作用是在反应过程中只让Li+通过。结构如图所示：
原理如下：(1− x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。下列说法不正确的是
A. 放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极
B. 充电时，Li+向左移动
C. 充电时，阴极电极反应式：xLi++xe− +nC=LixCn
D. 放电时，正极电极反应式：xFePO4+xLi++xe− =xLiFePO4
【答案】B
【解析】
【详解】A. 原电池中电子流向是负极−导线−用电器−导线−正极，则放电时，电子由负极经导线、用电器、导线到正极，故A正确，但不符合题意；
B. 充电过程是电解池,左边正极作阳极,右边负极作阴极,又阳离子移向阴极,所以Li+向右移动，故B错误，符合题意；
C. 充电时,阴极C变化为LixCn,则阴极电极反应式：xLi++xe− +nC=LixCn，故C正确，但不符合题意；
D. 放电正极上FePO4得到电子发生还原反应生成LiFePO4,正极电极反应式：xFePO4+xLi++xe− =xLiFePO4，故D正确，但不符合题意；
故选：B。
9. 钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图所示。
下列说法不正确的是
A. 盐酸的浓度越大，腐蚀速率越快
B. 钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时，缓蚀效果最好
C. 碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大，说明反应速率不与c(H+)成正相关
D. 对比盐酸和硫酸两条曲线，可知Cl-也会影响碳素钢的腐蚀速率
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A. 由图可知，酸的浓度越大，腐蚀速率越大，选项A正确；
B. 根据图示可知，当钼酸钠、月桂酰肌氨酸浓度相等时，腐蚀速率最小，缓蚀效果最优，选项B正确；
C. 碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大，是由于在硫酸浓度很多时，硫酸主要以H2SO4的形式存在，具有强的氧化性，Fe被浓硫酸氧化，在金属表面产生一层致密的氧化物保护膜，阻止金属的进一步氧化，即发生钝化，与溶液中c(H+)大小无关，选项C不正确；
D. 对比盐酸和硫酸两条曲线，发现碳钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸的腐蚀速率，说明Cl-有助于碳素钢的腐蚀速率，而不利用碳素钢的腐蚀速率，选项D正确；
答案选C。
10. 用如图所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥形瓶中压强随时间变化关系以及溶解氧随时间变化关系的曲线如下。下列说法不正确的是
A. 压强增大主要是因为产生了H2
B. 整个过程中，负极电极反应式均为：Fe–2e- = Fe2+
C. pH= 4.0时，体系为弱酸性，同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀
D. pH= 2.0时，体系为强酸性，正极只发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H+ + 2e- = H2↑
【答案】D
【解析】
【详解】A．pH=2.0的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的铁粉能发生析氢腐蚀，析氢腐蚀产生氢气，因此会导致锥形瓶内压强增大，A正确；
B．锥形瓶中的铁粉和碳构成原电池，铁粉作为原电池的负极，发生的电极反应Fe–2e- = Fe2+，B正确；
C．若pH= 4.0时，若只发生吸氧腐蚀，锥形瓶的压强会有下降，而图中锥形瓶内的压强几乎不变，说明除了吸氧腐蚀，铁还发生了析氢腐蚀，锥形瓶内的溶解氧减少，因此罪行平内压强几乎不变， C正确；
D．pH= 2.0时，体系为强酸性，压强变大，说明正极发生析氢腐蚀，电极方程式为：2H+ + 2e- = H2↑，但溶解氧减少，说明有消耗氧气的吸氧腐蚀发生，D错误；
故选D。
二、填空题(本题包括5小题，共60分)
11. 回答下列问题
（1）用惰性电极电解足量硫酸铜溶液，其阴极反应式为___________；
（2）铅蓄电池是可充放电的二次电池，其放电时正极反应式为___________；
（3）碱性条件下甲醇燃料电池的负极反应式为___________；
（4）连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解酸性亚硫酸氢钠溶液制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图1所示，a电极反应为___________
（5）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图2装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。a电极反应式为___________。
【答案】（1）Cu2＋ +2e- = Cu
（2）PbO2+2e－＋SO+4H＋ =PbSO4+2H2O
（3）CH3OH-6e－+ 8OH－ =CO+ 6H2O
（4）2HSO +2H＋+2e－ =S2O+2H2O
（5）CH3COO－+2H2O－8e－ = 2CO2↑＋7H＋
【解析】
【小问1详解】
用惰性电极电解硫酸铜溶液，铜离子在阴极得电子被还原，电极反应为：Cu2＋ +2e- = Cu；
【小问2详解】
铅蓄电池是可充放电的二次电池，其放电时正极反应式为PbO2+2e－＋SO+4H＋ =PbSO4+2H2O；
【小问3详解】
碱性条件下甲醇燃料电池的负极为甲醇，反应生成碳酸根离子，电极反应式为CH3OH-6e－+ 8OH－ =CO+ 6H2O；
【小问4详解】
从图分析，a电极上实现了亚硫酸氢根离子生成连二硫酸根离子，电极反应为2HSO +2H＋+2e－ =S2O+2H2O；
【小问5详解】
图2中a电极上为乙酸根离子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3COO－+2H2O－8e－ = 2CO2↑＋7H＋。
12 回答下列问题：
（1）汽车尾气里含有的 NO 气体是由内燃机燃烧造成高温而引起氮气和氧气反应所产生的：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＞0，请回答：
①某温度下，向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 ml，5 min后O2的物质的量为0.5 ml，则N2的反应速率为___________。
②假定该反应在恒容条件下进行，判断该反应达到平衡的标志是___________。
A．消耗 1 ml N2的同时生成 1 ml O2 B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．2v正(N2)=v逆(NO)
③将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图中变化趋势正确的是___________(填字母)。
（2）NH硝化过程发生反应2NH＋3O22HNO3＋2H2O＋2H＋，恒温时在亚硝酸菌的作用下发生该反应。
①实验测得在其它条件一定时，NH硝化反应的速率随温度变化曲线如下图A所示，温度高于35℃时反应速率迅速下降的原因可能是___________。
②亚硝酸盐含量过高对人和动植物都会造成一定的危害，因此要对亚硝酸盐含量过高的废水进行处理。处理方法之一是用NaClO将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，其反应为ClO-＋NO=NO＋Cl-。25 ℃和35 ℃下，分别向NO初始浓度为5×10-3 ml/L的溶液中按不同的投料比 加入次氯酸钠固体(忽略溶液体积的变化)，平衡时NO的去除率和温度、投料比的关系如上图B所示，a、b、c、d四点ClO-的转化率由小到大的顺序是___________，35 ℃时该反应的平衡常数K=___________
（3）下图是一种染料敏化太阳能电池示意图，电池的一个电极由吸附光敏染料(D)的TiO2，纳米晶体涂敷在导电玻璃上构成，另一电极由Pt-导电玻璃构成，工作原理为：
i．TiO2/DTiO2/D*(激发态)
ii．TiO2/D*→TiO2/D+ + e-
iii．还原剂A+D+→D+氧化产物B
iv．还原剂A再生
回答下列问题：
①Pt电极是该电池的___________极(填“正”或“负”)。
②结合图示写出iii反应的离子方程式(其中染料分子用D表示)___________。
③电池工作过程中，导带中的e-会与D+发生复合，该反应的速率为vˊ，步骤iii的速率为v，若该电池持续稳定工作，则v___________vˊ(填“＞”或“＜”)。
④导电玻璃材料的选择非常重要，你认为该材料应具备哪些性能(回答一条即可)___________。
【答案】（1） ①. 0.05 ml·L－1 ·min－1 ②. AD ③. C
（2） ①. 温度过高使亚硝酸菌变性失活 ②. d、c、b、a ③. 2.67
（3） ①. 正 ②. 3I-+ 2D+ =2D+I 或 3I-+ 2TiO2/D+ =2TiO2/D + I ③. ＞ ④. 透光性、导电性、硬度等
【解析】
【小问1详解】
①在反应开始时O2的物质的量是1 ml，5 min后O2的物质的量变为0.5 ml，反应消耗0.5 ml，根据方程式可知：每反应消耗1 mlO2，同时反应消耗1 ml N2，现在O2消耗了0.5 ml，则反应同时消耗0.5 mlN2，故用N2的浓度变化表示反应速率v(N2)=；
②A．反应在恒容密闭容器中进行，根据方程式可知：每反应消耗 1 ml N2，就会同时消耗1 ml O2，同时生成 1 ml O2，则O2的物质的量浓度不变，反应达到平衡状态，A符合题意；
B．反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；
C．该反应反应前后气体的物质的量不变，气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，C不符合题意；
D．在任何时刻都存在2v正(N2)=v正(NO)，若2v正(N2)=v逆(NO)，则v正(NO)= v逆(NO)，反应处于平衡状态，D符合题意；
故合理选项是AD；
③A．化学平衡常数只与温度有关，温度不变，则化学平衡常数不变，A不符合题意；
B．催化剂只能加快反应速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平衡发生移动，因此达到平衡时c(NO)不变，B不符合题意；
C．反应温度越高，反应速率越快，达到平衡所需时间越短。根据图象可知在温度为T1时比温度T2时先达到平衡，说明温度：T1＞T2。升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，由于该反应的正反应为吸热反应，所以升高温度，平衡正向移动，导致N2的平衡转化率提高，图象与反应事实吻合，C符合题意；
故合理选项是C；
【小问2详解】
①在35℃以前，升高温度，化学反应速率加快，但当温度高于35℃时，反应速率迅速下降，这是由于反应温度过高使亚硝酸菌变性失活，从而导致反应速率降低；
②处理亚硝酸盐的方法之一是用次氯酸钠将亚硝酸盐氧化为硝酸盐，反应方程式是ClO-＋NO=NO＋Cl-。在25C和35℃下，分别向NO初始浓度为5×10-3 ml/L的溶液中按不同的投料比加入次氯酸钠固体(忽略溶液体积的变化)，35℃平衡时NO的去除率80%，消耗NO的物质的量浓度=5×10-3 ml/L×80%=0.004 ml/L，投料比为2，则c(ClO-)=10-2 ml/L，ab为相同温度下， cd为相同温度下，比值越大，ClO-的转化率越小，在达到平衡前，在相同投料比时，温度越高，转化率越大，则a、b、c、d四点ClO-的转化率由小到大的顺序是dcba；
在35℃时，当=2时，反应开始时c(NO)=5×10-3 ml/L，则c(ClO-)=0.01 ml/L，反应过程变化量△c(NO)=5×10-3 ml/L×80%=0.004 ml/L，则根据物质反应转化关系可知：△c(ClO-)=0.004 ml/L，c(NO)=c(Cl-)=0.004 ml/L，所以平衡时c(NO)=0.001 ml/L，c(ClO-)=0.006 ml/L，c(NO)=c(Cl-)=0.004 ml/L，故该反应的化学平衡常数K=；
【小问3详解】
①根据图示可知：在Pt电极上，上得到电子变为I-，所以Pt电极为正极，电极反应式为：+2e-=3I-；
②在iii中还原剂I-失去电子变为I，D+得到电子变为D，故反应iii离子方程式为：3I-+ 2D+ =2D+I 或写为3I-+ 2TiO2/D+ =2TiO2/D + I；
③电池工作过程中，导带中的e-会与D+发生复合，该反应的速率为vˊ，步骤iii的速率为v，若该电池持续稳定工作，则v＞vˊ；
④导电玻璃材料的选择非常重要，我认为该材料应具备的性能应该有透光性、导电性、硬度等。
13. 研究金属腐蚀和防腐的原理很有现实意义。
（1）甲图为人教版教材中探究钢铁的吸氧腐蚀的装置。某兴趣小组按该装置实验，导管中液柱的上升缓慢，下列措施可以更快更清晰观察到水柱上升现象的有___________(填序号)。
A. 用纯氧气代替试管内空气
B. 用酒精灯加热试管提高温度
C 将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末
D. 换成更细的导管，水中滴加红墨水
（2）该小组将甲图装置改进成乙图装置并进行实验，导管中红墨水液柱高度随时间的变化如下表，根据数据判断腐蚀的速率随时间逐渐___________(填“加快”、“不变”、“减慢”)， 你认为影响因素为___________。
（3）为探究铁钉腐蚀实验 a、b 两点所发生的反应，进行以下实验，请完成表格空白：
根据以上实验探究，试判断___________(填“a”或“b”)为负极，该点腐蚀更严重。
（4）金属阳极钝化是一种电化学防腐方法。将 Fe 作阳极置于 H2SO4溶液中，一定条件下Fe 钝化形成致密 Fe3O4氧化膜，试写出该阳极电极反应式___________。
【答案】（1）ACD （2） ①. 减慢 ②. 氧气的浓度
（3） ①. O2 + 4e－+ 2H2O =4OH－ ②. 铁氰化钾溶液或 K3[Fe(CN)6]溶液 ③. Fe-2e－=Fe2+ ④. b
（4）3Fe-8e－+4H2O =Fe3O4+8H+
【解析】
【小问1详解】
甲图中左侧具支试管中的铁钉发生吸氧腐蚀，消耗氧气，导致具支试管中压强减小，右侧试管的导管中液面上升。
A．用纯氧气代替试管内空气，氧气的浓度增大，反应速率加快，A正确；
B．用酒精灯加热试管提高温度，试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，B错误；
C．将铁钉换成铁粉和炭粉混合粉末，增大反应物的接触面积，反应速率加快，C正确；
D．换成更细的导管，水中滴加红墨水，毛细尖嘴管上升的高度大于玻璃导管，且红墨水现象更明显，D正确；
故选ACD。
【小问2详解】
液柱高度变化值与铁腐蚀的速率成正比，分析2min时间内液柱高度变化值即可判断腐蚀的速率变化，1min~3min、3min ~5min、5min ~7min、7~9min时间段液柱上升高度分别为：1.3cm、0.9cm、0.7cm、0.5cm，故铁腐蚀的速率逐渐减慢；由于铁的锈蚀是铁与氧气、水的反应，反应过程中不断消耗氧气，容器内氧气的浓度不断减小，反应速率逐渐减慢，相同时间内液柱上升的高度逐渐减弱；
【小问3详解】
铁钉吸氧腐蚀中，滴有酚酞的a点附近出现红色，则产生氢氧根离子，电极反应式为O2 + 4e－+ 2H2O =4OH－；b点则为Fe失电子生成Fe2+或Fe3+，b点周围出现蓝色沉淀说明加入铁氰化钾验证Fe2+的存在，电极反应为Fe-2e－=Fe2+；b点做电池的负极，腐蚀更严重；
【小问4详解】
阳极为Fe，Fe失电子生成Fe3O4，电极反应为3Fe-8e－+4H2O =Fe3O4+8H+；
14. 高纯度的砷可用于制备除草杀虫剂、木材防腐剂等。硫化沉淀法处理酸性含砷废水易产生大量硫化砷渣(主要成分As2S3)。一种从硫化砷废渣中回收单质砷的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）“混合加热”之前，将硫化砷渣预先粉碎的目的是___________，然后加入NaOH溶液并加热控制温度在75℃，可采用的加热方式___________。
（2）“氧化浸出”中，维持温度在75℃的原因是___________。As2S3转化为和的离子方程式为___________。该过程可能产生有毒的AsO，可通过电解反应其转化为无毒的AsO。用石墨为电极，在强碱性溶液中电解含AsO的溶液，阳极的电极反应式为___________。
（3）“氧化浸出”中，探究双氧水投加量对砷浸出率的影响，某实验小组取5g硫化砷渣，进行氧化浸取，控制反应温度在75℃、分别加入不同体积的双氧水，反应4h后，浸取液中砷的质量浓度和浸出率结果如图。
由图可知双氧水的合适用量___________mL，增加双氧水的投加量，砷浸出率先增加的原因：___________，后基本不变的原因：___________。
【答案】（1） ①. 增大固液接触面积，提高碱浸氧化速率 ②. 水浴加热(热水浴)
（2） ①. 低于75℃反应速率慢，高于75℃时H2O2分解 ②. As2S3+14H2O2+12OH-= AsO+3+20H2O ③. 2OH-+ AsO- 2e-=AsO+H2O
（3） ①. 35 mL ②. 双氧水浓度大，反应速率加快 ③. 溶液被稀释，OH-浓度减小，反应速率减慢
【解析】
【分析】硫化砷渣(主要成分As2S3)，加入氢氧化钠溶液加热溶解，加入过氧化氢氧化As2S3转化为和，加入盐酸酸化生成H3AsO4，加入SnCl2还原H3AsO4生成As单质。
【小问1详解】
将硫化砷渣预先粉碎，可以增大接触面积，提高碱浸氧化速率，加快反应速率，然后加入NaOH溶液并加热控制温度在75℃，可采用的加热方式水浴加热(热水浴)；
【小问2详解】
“氧化浸出”中，维持温度在75℃的原因是：低于75℃反应速率慢，高于75℃H2O2分解；H2O2氧化As2S3转化为和，该反应的离子方程式为：As2S3+14H2O2+12OH-= AsO+3+20H2O；
该过程可能产生有毒的AsO，可通过电解反应其转化为无毒的AsO。用石墨为电极，在强碱性溶液中电解含AsO的溶液，阳极上AsO失去电子被氧化产生AsO，故阳极的电极反应式为：2OH-+ AsO- 2e-=AsO+H2O；
【小问3详解】
浸取液中砷的质量浓度和浸出率分析，双氧水的合适用量在35 mL时最大。增加双氧水的投加量，砷浸出率先增加是由于双氧水浓度大，反应速率加快；后基本不变是因为溶液被稀释，溶液中OH-浓度减小，反应速率减慢。
15. “碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳的“零排放”。简单地说，也就是让二氧化碳排放量“收支相抵”。中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。” 利用CO2合成二甲醚在近年来深受人们的关注，可以很大程度地帮助实现“碳中和”，其合成过程由两种工艺组成。
工艺1：先在设备一加氢合成甲醇，涉及以下主要反应：
Ⅰ．甲醇的合成：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
Ⅱ．逆水汽变换：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
再通过设备二由甲醇脱水合成二甲醚。
Ⅲ．甲醇脱水：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
工艺2：在双功能催化剂作用下，由CO2加氢直接得到二甲醚。
已知：相关物质变化的变示意图如下：
（1）请写出工艺2中CO2直接加氢合成CH3OCH3(g) (反应Ⅳ)的热化学方程式为___________。
（2）①工艺1需先在设备一先合成甲醇。在不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料合成甲醇，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
下列说法正确的是___________。
A．图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率
B．P1＞P2＞P3
C．为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择低温、高压的反应条件
D．一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，是提高CO2的平衡转化率的主要研究方向
②解释图乙不同压强下CO2的平衡转化率在550℃后趋于相等的原因___________。
（3）假定工艺2在一定温度下，控制恒容0.6 L的刚性容器中进行，不考虑反应Ⅱ的逆水汽变换及其他副反应，将1 ml CO2与3 ml H2与双能催化剂充分接触反应，测定CO2的平衡转化率为80%，CH3OCH3选择性为50%，求此温度下反应Ⅳ的平衡常数K=___________。(CH3OCH3选择性=×100%)
（4）若CO2和H2仅发生反应Ⅰ和Ⅱ，研究表明：在其他条件相同的情况下，用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性，使用该催化剂，按n(CO2)：n(H2)=1：3 (总量为a ml)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示：(忽略温度对催化剂的影响)
①根据图中数据，温度选择___________K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高。
②随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，请分析其原因：___________。
【答案】（1）2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-123.1 kJ·ml-1
（2） ①. ABC ②. 反应 II 是吸热反应，550℃后以反应 II 为主，反应 II 是气体分子数不变的反应，所以不同压强下平衡转化率趋于相等
（3）或13.9
（4） ①. 553 ②. 当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动，而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大，所以 CO2的转化率增加，但甲醇的选择性却降低
【解析】
【小问1详解】
根据图示可知：在工艺2中，2CO2(g)+6H2(g)的相对能量比CH3OCH3(g)+3H2O(g)的能量高(99.2+23.9)kJ/ml=123.1 kJ/ml，当反应发生时，多余的能量会释放出来，所以CO2直接加氢合成CH3OCH3(g) (反应Ⅳ)的热化学方程式为：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-123.1 kJ·ml-1；
【小问2详解】
①A．根据图示可知：CO2(g)+3H2(g)的相对能量比CH3OH(g)+H2O(g)的能量高，发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)会放出热量。该反应的正反应为放热反应，在其他条件不变时，温度升高，CO2的平衡转化率降低，CH3OH(g)的产率会降低，所以图甲纵坐标可以表示CH3OH的平衡产率，A正确；
B．该反应的正反应是气体体积减小的反应，在其他条件不变时，增大压强，化学平衡正向移动，使CO2的平衡转化率增大，CH3OH的平衡产率增大，由图甲可知CO2的平衡转化率：P1＞P2＞P3，所以压强：P1＞P2＞P3，B正确；
C．该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，为了同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，根据平衡移动原理，可知应选择低温、高压的反应条件，C正确；
D．一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，可以加快反应速率，但化学平衡不发生移动，因此不能提高CO2的平衡转化率，D错误；
故合理选项是ABC；
②图乙不同压强下CO2的平衡转化率在550℃后趋于相等，这是由于反应 II 是吸热反应，550℃后以反应 II 为主，反应 II 是气体分子数不变的反应，所以不同压强下平衡转化率趋于相等；
【小问3详解】
初始时CO2为1 ml、H2为3 ml，CO2的平衡转化率为80%，即参加反应的n(CO2)=0.8 ml，则参加反应的n(H2)=2.4 ml，生成的CH3OH为0.8 ml，根据关系式2CH3OH~CH3OCH3以及生成CH3OCH3选择性为50%，可知生成的CH3OCH3物质的量为0.2 ml，同时生成的水为0.6 ml。参与反应的CH3OH为0.4 ml，水为0.4 ml，则平衡时n(CO2)=0.2 ml，n(H2)=0.6 ml，n(CH3OH )=0.4 ml，n(CH3OCH3)=0.2 ml，n(H2O)=(0.6+0.4)ml=1 ml，由于容器的容积是0.6 L，所以平衡浓度为c(CO2)=，c(H2)=，c(CH3OH) =，c(CH3OCH3)=，c(H2O)= ，故平衡常数K=；
【小问4详解】
①按n(CO2)：n(H2)=1:3 (总量为a ml)投料于恒容密闭容器中进行反应，n(CO2)=，由碳元素守恒，n(CH3OH )= n(CO2)×转化率×选择性，473 K时，n(CH3OH )=n(CO2)×86%×13.2%≈0.028a ml ，513K时，n(CH3OH )=n(CO2)×78%×15%≈0.029a ml，553K时，n(CH3OH )=n(CO2)×60%×21%≈0.032a ml，故温度选择553 K达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高；
②当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动，而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大，所以 CO2的转化率增加，但甲醇的选择性却降低。①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
时间/min
1
3
5
7
9
液柱高度/cm
0.8
2.1
3.0
3.7
4.2
实验操作
实验现象
实验结论
向 NaCl溶液中滴加 2~3 滴酚酞指示剂
a 点附近溶液出现红色
a 点电极反应为①___________
然后再滴加 2~3 滴②___________
b 点周围出现蓝色沉淀
b 点电极反应为③___________