纳米氧化亚铜在水的光解等领域具有极大应用潜能，是极具开发前景的绿色环保光催化剂。目前主要的...

纳米氧化亚铜在水的光解等领域具有极大应用潜能，是极具开发前景的绿色环保光催化剂。目前主要的合成方法有电解法、高温固相法等。

（1）有研究表明阳极氧化法成功制得了Cu2O 纳米阵列，装置如图：

该电池的阳极反应方程式为　　　　　　　　 离子交换膜为_______(填阳或阴)离子交换膜，铜网应连接电源的_____极。

（2）在高温下用甲烷将粉状CuO 还原也可制得Cu2O。

已知：①2Cu(s)＋1/2O2(g)=Cu2O(s)；△H = -169kJ/mol

②CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)；△H = -846.3 kJ/mol

③ Cu(s)＋1/2O2(g)=CuO(s)；△H = -157 kJ/mol

则该反应的热化学方程式是：__________。

（3）在相同的密闭容器中，用等质量的三种纳米Cu2O(用不同方法制得)分别进行催化分解水的实验：2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) △H>0。水蒸气浓度随时间t变化如下表所示：

①对比实验的温度：T2　　　　 T1(填“﹥”“﹤”或“﹦”)，原因是___________________。

②实验①前20 min的平均反应速率 v(O2)=　　　　　　　　

③比较不同方法制得的Cu2O的催化效果应选用__________组实验，原因是___________。

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（12分）纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一，常用作记录材料，磁流体材料，催化剂，电子材料等。其在生物技术领域和医学领域也有很好的应用前景。共沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图示：

请回答下列问题：（1）实验室保存溶液A时，需加入。

（2）为了得到较纯的纳米Fe₃O₄，FeSO₄·7H₂O 和 FeCl₃·6H₂O的物质的量之比最好应为，在此条件下，检验铁元素是否沉淀完全的实验操作是。

（3）写出制备纳米Fe₃O₄的离子反应方程式。

（4）共沉淀法的主要不足是：①得到的Fe₃O₄纳米粒子间存在团聚现象

②。

（5）磁流体是电子材料的新秀，它既具有固体的磁性，又具有液体的流动性，下列关于纳米Fe₃O₄磁硫体的说法中不正确的是：。

A、纳米Fe₃O₄磁硫体分散系属于溶液。

B、纳米Fe₃O₄磁硫体可以通过渗析法得到提纯。

C、当一束可见光通过该磁硫体时会出现光亮的通路。

D、纳米Fe₃O₄磁硫体比较稳定。

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应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手，如开发利用清洁能源．甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景．回答下列问题：

(1)与合成甲醇：但是找到合适的催化剂是制约该方法的瓶颈．目前主要使用贵金属催化剂，但是贵金属储量稀少，成本高昂，难以大规模应用，且使用中存在环境污染的风险．最近采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒，在发展非金属催化剂实现电催化还原制备甲醇方向取得重要进展，该反应历程如图所示．

容易得到的副产物有CO和，其中相对较多的副产物为________________；上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，主要降低下列变化中________填字母的能量变化．

A.    B．

C.    D．

(2)恒压容器的容积可变下，与在催化剂作用下发生反应  ，的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．

①压强________填“”或“”．

②在、条件下，b点时________填“”或“”．

③已知：反应速率，、分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数，若b点对应的坐标参数为，计算b处的________保留3位有效数字．

(3)焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应Ⅰ、Ⅱ的为以分压表示的平衡常数与T的关系如下图所示．

①反应Ⅱ的________填“大于”“等于”或“小于”．

②点时，反应的________填数值．

③在恒容密闭容器中充入、只发生反应Ⅱ，图中d点处达到平衡时，CO的转化率为________；达到平衡时，向容器中再充入、，重新达到平衡时，CO的平衡转化率________填“增大”“减小”或“不变”．

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纳米Fe3O4在磁流体、催化剂、医学等领域具有广阔的应用前景。氧化共沉淀制备纳米Fe3O4的方法如下：

Ⅰ.Fe2+的氧化：将FeSO4溶液用NaOH溶液调节pH至a，再加入H2O2溶液，立即得到FeO(OH)红棕色悬浊液。

(1)①若用NaOH溶液调节pH过高会产生灰白色沉淀，该反应的离子方程式是___。

②上述反应完成后，测得a值与FeO(OH)产率及其生成后溶液pH的关系，结果如下：

用离子方程式解释FeO(OH)生成后溶液pH下降的原因：___。

(2)经检验：当a=7时，产物中存在大量Fe2O3。对Fe2O3的产生提出两种假设：

i.反应过程中溶液酸性增强，导致FeO(OH)向Fe2O3的转化；

ii.溶液中存在少量Fe2+，导致FeO(OH)向Fe2O3的转化。

①分析，假设i不成立的实验依据是___。

②其他条件相同时，向FeO(OH)浊液中加入不同浓度Fe2+，30 min后测定物质的组成，结果如表：

以上结果表明：___。

(3)a=7和a=9时，FeO(OH)产率差异很大的原因是___。

Ⅱ.Fe2+和Fe3+共沉淀：向FeO(OH)红棕色悬浊液中同时加入FeSO4溶波和NaOH浓溶液进行共沉淀，再将此混合液加热回流、冷却、过滤、洗涤、干燥，得到纳米Fe3O4。

(4)共沉淀时的反应条件对产物纯度和产率的影响极大。

①共沉淀pH过高时，会导致FeSO4溶液被快速氧化；共沉淀pH过低时，得到的纳米Fe3O4中会混有的物质是___。

②已知N=，其他条件一定时，测得纳米Fe3O4的产率随N的变化曲线如图所示：

经理论分析，N=2共沉淀时纳米Fe3O4产率应最高，事实并非如此的可能原因是___。

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纳米Fe3O4在磁流体、催化剂、医学等领域具有广阔的应用前景。氧化共沉淀制备纳米Fe3O4的方法如下：

I．Fe2+的氧化：将FeSO4溶液用NaOH溶液调节pH至a，再加入H2O2溶液，立即得到 FeO( OH)红棕色悬浊液。

（1）①若用NaOH溶液调节pH过高会产生灰白色沉淀，该反应的离子方程式是 _____________。

②上述反应完成后，测得a值与FeO(OH)产率及其生成后溶液pH的关系，结果如下：

用离子方程式解释FeO( OH)生成后溶液pH下降的原因：____。

（2）经检验：当a=7时，产物中存在大量Fe2O3。对Fe2 O3的产生提出两种假设：

i．反应过程中溶液酸性增强，导致FeO( OH)向Fe2 O3的转化；

ii．溶液中存在少量Fe2+，导致FeO( OH)向Fe2O3的转化。

①经分析，假设i不成立的实验依据是____。

②其他条件相同时，向FeO( OH)浊液中加入不同浓度Fe2+，30 min后测定物质的组成，结果如下：

以上结果表明：____。

③ a=7和a =9时，FeO( OH)产率差异很大的原因是____。

Ⅱ．Fe2+和Fe3+共沉淀：向FeO( OH)红棕色悬浊液中同时加入FeSO4溶液和NaOH浓溶液进行共沉淀，再将此混合液加热回流、冷却、过滤、洗涤、干燥，得到纳米Fe3O4。

（3）共沉淀时的反应条件对产物纯度和产率的影响极大。

①共沉淀pH过高时，会导致FeSO4溶液被快速氧化；共沉淀pH过低时，得到的纳米Fe3O4中会混有的物质是____。

②已知N=n[FeO(OH)]/n(Fe2+)，其他条件一定时，测得纳米Fe3O4的产率随N的变化曲线如下图所示：

经理论分析，N=2共沉淀时纳米Fe3O4产率应最高，事实并非如此的可能原因是_________。

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目前Haber-Bosch法是工业合成氨的主要方式，其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附。

(1)氨气的脱附是____过程(填“吸热”或“放热”)，合成氨的热化学方程式为_____

(2)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为 w= k1 p(N2)-k2 ，w为反应的瞬时总速率，为正反应和逆反应速率之差，k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2+3H2⇌2NH3的平衡常数Kp=_________(用k1，k2表示)(注：Kp用各物质平衡分压来表示)。

(3)若将2.0molN2和6.0molH2通入体积为1L的密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡。

①温度T1___T2 (填“＞”、“＜”或“＝”下同)，T1温度下恰好平衡时，曲线B上的点为b(m， n )，则m___12，n__2。

②T2 温度下，反应从开始到恰好平衡时平均速率v(N2) =_____。

③T2温度下，合成氨反应N2+3H2⇌2NH3的平衡常数的数值是____；若某时刻，容器内气体的压强为起始时的80%，则此时v(正)____v(逆)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(4)工业上通过降低反应后混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法， 其原理类似于下列方法中的___(填序号)。

A.过滤　　 B.蒸馏　　　　 C.渗析　　　　 D.萃取

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碳酸二甲酯（CH3OCOOCH3，简称DMC）在医药、农药、香料等多个领域具有广泛的应用，称为绿色化学品。目前，主要通过甲醇、CO、O2在常压、70～120℃和催化剂的条件下合成DMC。主要副产物有HCOOCH3和CO2。请回答下列问题：

（1）已知：①CO的标准燃烧热为：−283.0 kJ•mol−1

②1mol H2O（l）完全蒸发变成H2O（g）需吸收44.0 kJ的热量

③2CH3OH（g）＋CO2（g）→CH3OCOOCH3（g）＋H2O（g）△H＝−15.5 kJ•mol−1

则2CH3OH（g）＋CO（g）＋1/2O2（g）→CH3OCOOCH3（g）＋H2O（l）△H＝______________ 。

该反应在常压和70～120℃条件下就能自发反应的原因是_______________。

（2）在制备DMC的实际工艺过程中，用活性炭负载法制得的催化剂比沉淀法制得的催化剂有更高的活性，说明影响催化剂活性的因素有______________ 。从化学反应原理分析，合适的催化剂在化学反应中的作用有①_________________， ②提高化学反应的选择性能。

（3）使用甲醇汽油可减少汽车尾气对环境的污染，某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应：CO（g）+2H2（g）→CH3OH（g），达到平衡时，测得CO、H2、CH3OH分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L，该温度下，现往容器中继续通入3mol CO，此时v（正）__________ v（逆）（选填‘‘＞”、“＜’’或“=”），用数据说明理由__________________。

（4）某研究小组在某温度下，在100mL恒容密闭容器中投入2.5mol CH3OH（g）、适量CO2和6×10−5 mol催化剂发生反应③，研究反应时间对甲醇转化数（TON）的影响，其变化曲线如右图所示。（计算公式为：TON＝转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量）。

在该温度下，最佳反应时间是_________h；4～10h内DMC的平均反应速率是_______ 。

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碳酸二甲酯（CH3OCOOCH3，简称DMC）在医药、农药、香料等多个领域具有广泛的应用，称为绿色化学品。目前，主要通过甲醇、CO、O2在常压、70～120℃和催化剂的条件下合成DMC。主要副产物有HCOOCH3和CO2。请回答下列问题：

（1）已知：①CO的标准燃烧热为：−283.0 kJ•mol−1

②1mol H2O（l）完全蒸发变成H2O（g）需吸收44.0 kJ的热量

③2CH3OH（g）＋CO2（g）⇌CH3OCOOCH3（g）＋H2O（g）△H＝−15.5 kJ•mol−1

则2CH3OH（g）＋CO（g）＋1/2O2（g）⇌CH3OCOOCH3 （g）＋H2O（l）△H＝______________ 。

该反应在常压和70～120℃条件下就能自发反应的原因是_______________。

（2）在制备DMC的实际工艺过程中，用活性炭负载法制得的催化剂比沉淀法制得的催化剂有更高的活性，说明影响催化剂活性的因素有_______________ 。从化学反应原理分析，合适的催化剂在化学反应中的作用有①________________________， ②提高化学反应的选择性能。

（3）使用甲醇汽油可减少汽车尾气对环境的污染，某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g），达到平衡时，测得CO、H2、CH3OH分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L，该温度下，现往容器中继续通入3mol CO，此时v（正）__________ v（逆）（选填‘‘＞”、“＜’’或“=”），用数据说明理由__________________。

（4）某研究小组在某温度下，在100mL恒容密闭容器中投入2.5mol CH3OH（g）、适量CO2和6×10−5 mol催化剂发生反应③，研究反应时间对甲醇转化数（TON）的影响，其变化曲线如图所示．（计算公式为：TON＝转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量）。在该温度下，最佳反应时间是_________h；4～10h内DMC的平均反应速率是_______ 。

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研究发现，在低压合成甲醇反应（)中，氧化物负载的氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）和分子中原子的杂化形式分别为__________和__________。

（2）在低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为____，原因是_____。

（3）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，中的化学键除了键外，还存在__________。

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[化学——选修3：物质结构与性质]（15分）

研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r(O2-)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a' =0.448 nm，则r(Mn2+)为________nm。

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