20．(10分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列各问题：

(1)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V₂O₅)能加快二氧化硫氧化速率，此过程中产生了一连串的中间体(如图)。其中过程a的化学方程式可表示为　 ▲ 　。

(2)一定温度时，SO₂转化为SO₃的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。A与B表示不同压强下的SO₂转化率，通常情况下工业生产中　

采用常压的原因是 ▲ 　。

(3)下列有关硫酸工业生产的说法正确的是(填字母序号)　　 ▲ 　　　。

A．粉碎黄铁矿使其充分燃烧

B．过量空气能提高SO₂的转化率

C．吸收塔中使用稀硫酸自上而下逆向吸收SO₃

D．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁

(4)硫酸工业的尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中，再按一定比例加入氨水或碳酸氢铵，此时溶液的温度会自行降低，并析出晶体，析出的晶体可用于造纸工业，也可用于照相用显影液的生产。已知该结晶水合物的相对分子质量为134，则其化学式为 　▲　 。生产中需要向溶液中加入适量的对苯二酚等物质，其作用是 ▲ 。

19. (12分)随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气为原料经由合成气(CO 、H₂)制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线，主要工艺有以下几种：

(1)甲烷的部分氧化。CH₄(g) + 1/2O₂ (g) = CO (g) + 2H₂(g)　 ，△H = -35.6 kJ/mol。该反应是　 ▲　　　 反应(填“自发”、“非自发”或“一定条件下自发”)。有研究认为甲烷部分氧化的机理为：

①CH₄(g) + 2O₂ (g) = CO ₂(g) + 2H₂O(g)　 ，△H₁ =-890.3 kJ/mol

②CH₄(g) + CO₂ (g) = 2CO (g) + 2H₂(g)　 ，△H₂ = 247.3 kJ/mol

③CH₄(g) + H₂O (g) = CO (g) + 3H₂(g)　 ，△H₃

反应③的△H₃=　　 ▲　　 。

(2)甲烷水蒸汽催化重整。如图，反应时热氦气从下部流入提供能量。由甲烷和水蒸汽组成的混合气从催化管的上部流入，发生吸热反应，混合气从下端出来后再向上进入中心管，其目的是　　 ▲　　　 。根据下表数据计算甲烷

的转化率为　　　 ▲　　　 。

(3)甲烷二氧化碳催化重整。高温下，该反应速率明显降低的原因可能是　 ▲　 。

(4)甲烷的部分氧化与重整耦合。以天然气为燃料的发电尾气(主要含CO₂、H₂O、O₂ 和N₂)与甲烷可直接用于制合成气，下列说法错误的是 ▲　 。(填字母序号)

A．直接利用烟气中的CO₂，可以大规模地减少 CO₂的排放量

B．烟气的出口温度较高，可以显著地节约能量

C．使用恰当的催化剂可以增大甲烷的转化率

　　 D．由于反应体系中包含甲烷燃烧，可实现部分热量自供，降低成本

18． (12分)工业生产无铁硫酸铝，以硫酸浸取铝土矿得含铁(Fe²⁺和Fe³⁺)的硫酸铝溶液，加热到一定温度，搅拌，加入一定量高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液，在溶液中生成活性二氧化锰，调节溶液的pH，反应一段时间，Fe (OH) ₃和二氧化锰发生吸附共沉作用，最终得到无铁硫酸铝产品。

(1)KMnO₄首先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，其本身被还原为MnO₂，反应的离子方程式为　　 ▲ 　　。

(2)写出高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液反应的化学方程式　 ▲　 。实验证明，n(MnO₂)/n(Fe)控制在4∶1时，除铁效果较好。若溶液中亚铁离子和铁离子浓度均为0.03 mol/L，为达到较好的除铁效果，每1 L溶液应加入高锰酸钾的物质的量为　 ▲　 。

(3)调节pH的作用是　　 ▲　　 。

(4)操作1的名称为　　　 ▲　　　 ，操作2的名称为　　　 ▲　　　 。

(5)下列有关工艺的说法正确的是　 ▲　　 。(填字母序号)

A．可以向溶液中再加入铝土矿粉等调节pH

B．溶液的碱性越强，则除铁效果越好，但同时会影响硫酸铝的产率

　C．活性二氧化锰生成量应适宜，不足时铁的去除率较低，过量时会增加成本

　D．可以直接向溶液中加入二氧化锰粉末以除去Fe (OH) ₃

17. (8分)以石墨为电极，电解法处理黄铜矿(CuFeS­₂)精矿，可以制得硫酸铜溶液和单质硫。黄铜矿在阳极的浸出反应比较复杂，主要有：

CuFeS­₂ + 4H⁺ = Cu²⁺ + Fe²⁺ + 2H₂S，

CuFeS­₂ + 4Fe³⁺ = Cu²⁺ + 5Fe²⁺ + 2S，

2Fe³⁺ + H₂S = 2H⁺ + S↓ + 2Fe²⁺。右图为该工艺的示意图。

(1)电解过程实现了Fe³⁺的循环，则阳极方程式为　　 ▲　　　 。

(2)电解过程中阴极析出的金属为 ▲　 ，向阴极通空气的原因是　　 ▲　　　 。

(3)与燃烧法炼铜相比，电解法的优点为　　 ▲　　　 。

16．(10分)二氧化氯(ClO₂)作为一种高效强氧化剂，已被联合国世界卫生组织(WHO)列为AI级安全消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定。温度过高，二氧化氯的水溶液有可能爆炸。某研究小组设计如图所示实验制备ClO₂。

　(1)如图，在烧瓶中先放入一定量的KClO₃和草酸(H₂C₂O₄)，然后再加入足量的稀硫酸，水浴加热。反应后产物中有ClO₂、CO₂和一种酸式盐，该反应的化学方程式为： ▲ ，氧化产物与还原产物的物质的量之比为 ▲。

(2)控制水浴温度在60-80℃之间的目的是　 ▲ ，图示装置中缺少的一种必须的玻璃仪器是　 ▲　 。

(3)A装置用于吸收产生的二氧化氯，其中最好盛放 　▲　 　。(填序号)

①60 ℃的温水　 ②冰水　　 ③饱和食盐水　

(4)将二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中，所得溶液中加入少量用稀硝酸酸化过的氯化钡溶液，有白色沉淀生成。请写出二氧化氯溶液和硫化氢溶液反应的离子方程式　　　 ▲　　　 。

15．(10分)我国化学家侯德榜改革国外的Na₂CO₃生产工艺，创造了侯氏制碱法，又叫联碱法，该法是将合成氨工厂生产的NH₃及副产品CO₂，通入到饱和食盐水中得到NaHCO₃，分离出的NaHCO₃加热制得Na₂CO₃。某研究性学习小组设计如下图所示的模拟装置，该装置可实现部分原料的循环使用。

(1)分液漏斗甲中为盐酸，装置B中试剂为　 ▲　 ，分液漏斗乙中是易挥发的某试剂，该试剂为　 ▲　　 。

(2)实验操作过程中，应先打开　　 ▲　　 (填“k₁”或“k₂”)，当观察到　 ▲　 现象时，再打开另一个弹簧夹。

(3)装置E中试剂为饱和NaCl溶液，该装置能体现绿色化学思想的两个作用是　 ▲　　 、　 ▲　　 。

(4)老师认为在C、D之间还应增加一个装置，该装置作用为　 ▲　　 。

14. 将51.2 g Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、N₂O₄、NO₂)的混合物共0.8mol，这些气体恰好能被500 mL 2 mol/L NaOH溶液完全吸收，生成的盐溶液中NaNO₃的物质的量为(已知：2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O ，NO+NO₂+2NaOH

=2NaNO₂+H₂O。)

A．0.2 mol　 　B． 0.4 mol　 　C．0.6 mol　 　D． 0.8 mol

非 选 择 题(共72分)

13. 下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是

A．NaHCO₃溶液中：

　B．pH=3的CH₃COOH与pH=11的NaOH溶液等体积混合后的溶液中：c(H⁺)>c(OH^-)

　C．0.1 mol/L的NH₄Cl溶液中：>>>

　D．物质的量浓度相等的CH₃COOH 和CH₃COONa溶液等体积混合后的溶液中：

　　　 2c(Na⁺)=c(CH₃COOH)+c(CH₃COO^-)

12. 科学家P．Tatapudi等人首先使用在空气中电解水(酸性条件下)的方法，阳极制得臭氧，阴极制得过氧化氢。电解总方程式为：3H₂O+3O₂3H₂O₂+O₃，下列说法正确的是　　　　　　　　　　　　　　

A．阴极反应：3O₂+6H₂O+6e^-=3H₂O₂+6OH^-　　 　　　

B．阳极反应：3H₂O-6e^-= O₃+6H⁺

C．每生成标准状况下22.4 L O₃转移电子数为3 moL　

D．电解一段时间后，溶液pH不变

11. 下列离子方程式与所述事实相符且正确的是

A．0.5 mol/L NaHSO₄与0.5 mol/L Ba(OH)₂混合至溶液呈中性：

Ba²⁺+OH^-+SO₄^2-+H⁺=BaSO₄↓+H₂O

B．向2 mol/L Fe(NO₃)₂(aq)中滴加少量氢碘酸：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O

C．向20 mL 0.5 mol/L FeBr₂(aq)中通入224 mL Cl₂(标准状况)：

2Fe²⁺+4Br^-+3Cl₂=2Fe³⁺+2Br₂+6Cl^-

D．向30 mL 0.5 mol/L NaOH(aq)中通入224 mL CO₂(标准状况)：

3OH^-+2CO₂=CO₃^2-+HCO₃^-+H₂O