【化学选修3：物质结构与性质】（15分）A、B、C、D、E是元素周期表中前四周期中五种常见元素,其相关信息如下表:
元素 | 相关信息 |
A | 原子核外L层电子数是K层的2倍 |
B | 其一种单质被称为地球生物的“保护伞” |
C | 元素的第一电离能是第3周期所有元素中最小的 |
D | 基态原子最外层电子排布为(n+1)sn(n+1)p(n+2) |
E | 可形成多种氧化物,其中一种为具有磁性的黑色晶体 |
请回答下列问题:
（1）C在元素周期表中位于第 周期、第 族；D的基态原子核外电子排布式是 。
（2）B、C、D的简单离子半径由大到小的顺序为(用化学符号表示,下同) ,B、D的简单氢化物中稳定性较大的是 。
（3）B的常见单质和C的单质按物质的量比1∶2反应生成的化合物中化学键的类型为 ;该化合物属于 晶体。
（4）E形成的黑色磁性晶体发生铝热反应的化学方程式是 。
（5）已知:2AB(g)+B2(g)
2AB2(g) ΔH=-566.0 kJ·mol-1
D(s)+B2(g)DB2(g) ΔH=-296.0 kJ·mol-1
处理含AB、DB2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为固态单质D,请写出此反应的热化学方程式: 。
【化学选修2：化学与技术】（15分）火山喷发所产生的硫黄可用于生产重要的化工原料硫酸。某企业用下图所示的工艺流程生产硫酸：
请回答下列问题：
（1）硫酸的用途非常广泛，可应用于下列哪些方面_ （可多选）
A．橡胶的硫化
B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产
D．过磷酸钙的制备
（2）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装______ （填设备名称）。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是 ．
（3）如果进入接触室的混合气（含SO2体积分数为7％、O2为11％、N2为82％）中SO2平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压和450℃ ，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是_______ ； 。
（4）为使硫黄充分燃烧，经流量计l通入燃烧室的氧气过量50％；为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍；则生产过程中流经流量计l和流量计2的空气体积比应为 。假设接触室中SO2的转化率为95％，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为 （空气中氧气的体积分数按0.2计），
（5）工业对硫酸厂尾气的处理方法一般是 。
（14分）钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：
已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3+4H++4Cl—= Fe2++ TiOCl42—+2H2O
（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是_______。
（2）滤渣A的成分是_______。
（3）滤液B中TiOCl42－和水反应转化生成TiO2的离子方程式是_______ 。
（4）反应②中固体TiO2转化成（NH4）2Ti5O15 溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因_ 。
（5）反应③的化学方程式是 。
（6）由滤液D制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是_______。
（7）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：
Li4Ti5O12 + 3LiFePO4
Li7Ti5O12 + 3FePO4 该电池充电时阳极反应式是： 。
（15分）某废金属屑中主要成分为Cu、Fe、Al，还含有少量的铜锈[Cu2(OH)2CO3]、少量的铁锈和少量的氧化铝，用上述废金属屑制取胆矾(CuSO4·5H2O)、无水AlCl3和铁红的过程如下图所示：
请回答：
（1）在废金属屑粉末中加入试剂A，生成气体1的反应的离子方程式是________________________。
（2）溶液2中含有的金属阳离子是__________；气体2的成分是__________。
（3）溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是__________________________________。
（4）利用固体2制取CuSO4溶液有多种方法。
①在固体2中加入浓H2SO4并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的化学方程式是___________________________________________________________________。
②在固体2中加入稀H2SO4后，通入O2并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的离子方程式是_________________________________________________________。
（5）溶液1转化为溶液4过程中，不在溶液1中直接加入试剂C，理由是_________________________
（6）直接加热AlCl3·6H2O不能得到无水AlCl3。SOCl2为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体。AlCl3·6H2O与SOCl2混合加热制取无水AlCl3，反应的化学方程式是_________________。
（14分）氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。
（1）下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
反应 | 大气固氮 N2(g)+O2(g) | 工业固氮 N2(g)+3H2 (g) | |||
温度/℃ | 27 | 2000 | 25 | 400 | 450 |
K | 3.84×10-31 | 0.1 | 5×108 | 0.507 | 0.152 |
①分析数据可知：大气固氮反应属于__________（填“吸热”或“放热”）反应。
②分析数据可知：人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__________。
③从平衡视角考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原因_______________________。
（2）工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不同压强（р1、р2）下随温度变化的曲线，下图所示的图示中，正确的是________（填“A”或“B”）；比较р1、р2的大小关系_________。
（3）20世纪末，科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）为介质，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极，实现高温常压下的电化学合成氨，提高了反应物的转化率，其实验简图如C所示，阴极的电极反应式是 。
（4）近年，又有科学家提出在常温、常压、催化剂等条件下合成氨气的新思路，反应原理为：2N2(g)+6H2O(1)
4NH3(g)+3O2(g)，则其反应热ΔH＝___________________。
（已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＝－92.4kJ·mol－1
2H2(g) +O2(g)2H2O(l) △H＝－571.6kJ·mol－1 ）
高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍（Ni）、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是
A．铁是阳极，电极反应为Fe－6e-+4H2O=FeO42-+ 8H+
B．电解时电子的流动方向为：负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极
C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH-自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低（假设电解前后体积变化忽略不计）
