（12分）本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容。请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答。若两题都做，则按A题评分。

A．《物质结构与性质》2010年上海世博会场馆，大量的照明材料或屏幕都使用了发光二极管（LED）。目前市售LED品片，材质基本以GaAs（砷化镓）、AlGaInP（磷化铝镓铟）、InGaN（氮化铟镓）为主。砷化镓的品胞结构如图10。试回答：

图10

（1）镓的基态原子的电子排布式是               。

（2）砷化镓品胞中所包含的砷原子（白色球）个数为            ，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间构型为               。

（3）下列说法正确的是              （填字母）。

A．砷化镓品胞结构与NaCl相同

B．第一电离能：As>Ga 

C．电负性：As>Ga

D．砷化镓晶体中含有配位键

E．GaP与GaAs互为等电子体

（4）N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是               。

（5）砷化镓可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃时制得。（CH₃）₃Ga中镓原子的杂化方式

为                 。

B．《实验化学》某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。

⑴提出假设 

①该反应的气体产物是CO₂。

②该反应的气体产物是CO。

③该反应的气体产物是          。

⑵设计方案  如图11所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。

图11

⑶查阅资料

氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO₂）饱和溶液混合加热反应制得氮气。

请写出该反应的离子方程式：                          。

⑷实验步骤

①按上图连接装置，并检查装置的气密性，称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中；

②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；

③停止通入N₂后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水（足量）变浑浊；

④待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g；

⑤过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00g。

步骤②、④中都分别通入N₂，其作用分别为              。

⑸数据处理

试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式                 。 ⑹实验优化  学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。

①甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba(OH)₂溶液，其理由是                    。

②从环境保护的角度，请你再提出一个优化方案：                              。

（14分）燃煤烟气中含有大量的氮氧化合物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等，不宜直接排放到空气中，可采用以下措施对燃煤烟气进行处理。

（1）脱硝：选择性催化还原法的脱硝原理是在催化剂存在下，通入甲烷使氮氧化合物（NO_x）转化为无害气体，发生如下反应：

CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)    △H₁＝－574 kJ·mol^－1

CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)     △H₂＝－1160 kJ·mol^－1

甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为          。

（2）脱硫：①石灰石—石膏湿法烟气脱硫的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的

空气反应生成石膏(CaSO₄·2H₂O)。某电厂用煤400吨（煤中含硫质量分数为2.5%），若燃烧时煤中的硫全

部转化成二氧化硫，用石膏湿法烟气脱硫中有96%的硫转化为石膏，则可生产石膏          吨。

②新型纳米材料氧缺位铁酸盐（ZnFe₂Ox），由该铁酸盐（ZnFe₂O₄）经高温还原制得，常温下，它能使工业废气中酸性氧化物分解除去，转化流程如图所示：若2molZnFe₂Ox与足量SO₂可生成1.0molS，

则x＝          。

（3）脱碳：从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)  △H₃

①取五份等体体积CO₂和H₂的的混合气体（物质的量之比均为1：3），

分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH) 与反应温度T的关系曲线如图11所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的△H₃          0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图12所示。若在上述平衡体系中再充0.5 mol CO₂和1.5 mol H₂O(g) （保持温度不变），则此平衡将          移动（填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”）

③直接甲醇燃料电池结构如上图13所示。其工作时负极电极反应式可表示为          。

（14分）燃煤烟气中含有大量的氮氧化合物（NO_x）、二氧化硫和二氧化碳等，不宜直接排放到空气中，可采用以下措施对燃煤烟气进行处理。

（1）脱硝：选择性催化还原法的脱硝原理是在催化剂存在下，通入甲烷使氮氧化合物（NO_x）转化为无害气体，发生如下反应：

CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)   △H₁＝－574 kJ·mol^－1

CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)    △H₂＝－1160 kJ·mol^－1

甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为         。

（2）脱硫：①石灰石—石膏湿法烟气脱硫的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的

空气反应生成石膏(CaSO₄·2H₂O)。某电厂用煤400吨（煤中含硫质量分数为2.5%），若燃烧时煤中的硫全

部转化成二氧化硫，用石膏湿法烟气脱硫中有96%的硫转化为石膏，则可生产石膏         吨。

②新型纳米材料氧缺位铁酸盐（ZnFe₂Ox），由该铁酸盐（ZnFe₂O₄）经高温还原制得，常温下，它能使工业废气中酸性氧化物分解除去，转化流程如图所示：若2molZnFe₂Ox与足量SO₂可生成1.0molS，

则x＝         。

（3）脱碳：从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g) △H₃

①取五份等体体积CO₂和H₂的的混合气体（物质的量之比均为1：3），

分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图11所示，则上述CO₂转化为甲醇反应的△H₃         0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②在容积为1L的恒温密闭容器中充入1mol CO₂和3 mol H₂，进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如下图12所示。若在上述平衡体系中再充0.5 mol CO₂和1.5 molH₂O(g) （保持温度不变），则此平衡将         移动（填“向正反应方向”、“不”或“逆反应方向”）

③直接甲醇燃料电池结构如上图13所示。其工作时负极电极反应式可表示为         。