改变分压/kPa： x x 2x 2x 平衡分压/kPa： 20－x 25－x 2x 2x 据题意，有＝1.8，解得x＝18。CH4(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)

的平衡分压依次是2 kPa、7 kPa、36 kPa、36 kPa，代入Kp＝＝(kPa)2。

(3)常温下，草酸溶液与NaOH溶液混合，所得混合溶液中仍存在分步电离： H2C2O4

H+HC2O4 Ka1＝+

－

HC2O4

－

H+C2O4 Ka2＝+2－

当时，Ka1·Ka2＝。＝＝6×10－3.5

mol/L，pH＝2.7。

【点睛】一定温度下，可逆反应建立平衡时，用平衡浓度求得浓度平衡常数Kc，用平衡分压求得压力平衡常数Kp，它们可通过气态方程进行换算。

10.铈（Ce)是一种重要的稀土元素。以富含CeO2的废玻璃粉末（含SiO2、 Fe2O3以及其他少量可溶于稀酸的杂质）为原料，采用多种方法回收铈。请回答下列问题： (1)湿法空气氧化法回收铈的部分流程如下：

已知：CeO2不溶于稀盐酸，也不溶于NaOH溶液。

滤渣的成分是________，反应②的离子方程式是________。

(2)干法空气氧化法回收铈是把Ce(OH)3被空气氧化成Ce(OH)4，氧化过程中发生的化学反应方程式为________。两种制备Ge(OH)4的数据如下表： 干法空气氧化法 暴露空气中 在对流空气氧化炉氧化温度/℃ 110?120 110?120 氧化率/% 90 99 氧化时间/h 18 8 中

在对流空气氧化炉中大大缩短氧化时间的原因是________。 (3)利用电解方法也可以实现铈的回收。

①在酸性条件下电解Ce2O3 (如图）：阳极电极反应式为______，离子交换膜为______ (填“阴”或“阳”）离子交换膜。

②电解产物Ce(SO4)2是重要的氧化剂，将其配成标准溶液，在酸性条件下能测定工业盐中NaNO2的含量，写出发生反应的离子方程式_______。

【答案】 (1). CeO2、SiO2 (2). 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O (3). 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4 (4). 空气对流能使氧气浓度增大；使氧化表面增大 (5). Ce2O3－2e++6H=2Ce+3H2O (6). 阳 (7). Ce+NO2+H2O=2Ce+NO3+2H 【解析】 【分析】

分析流程图中每一步发生的反应，可知滤渣、滤液的成分；根据影响化学反应速率的因素，分析反应速率问题；由化合价的升降变化判断电极产物，写出电极反应式；据物质性质分析氧化还原反应产物，写出反应方程式。

【详解】(1)流程中的“滤渣”是玻璃粉末中加稀盐酸过滤所得，必为不溶于稀盐酸的CeO2、SiO2。“滤渣”中加入稀盐酸、H2O2后，过滤所得滤液中含Ce，故此时CeO2发生化学反应而溶解，CeO2被还原为Ce，则H2O2被氧化为O2，反应②的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O。

(2)干法空气氧化法回收铈，Ce(OH)3被空气中氧气氧化成Ce(OH)4，反应的化学方程式为4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4。与“暴露空气中”相比，“在对流空气氧化炉中”氧气能维持较大浓度，发生氧化反应的表面增大，化学反应较快，使氧化时间缩短。

(3)①电解池中，阳极发生失电子的反应（氧化反应）。图中电解装置的阳极为Ce2O3，溶液

3+

3+

－

+

4+

4+

-3+

-+

为Ce(SO4)2、H2SO4的混合溶液，故为Ce2O3（Ce +3价）失电子生成Ce(SO4)2（Ce +4价），阳极电极反应式为Ce2O3－2e++6H=2Ce+3H2O。图中阳极产物Ce在阴极排出，则电解池中为阳离子交换膜。

②Ce(SO4)2是重要的氧化剂，则NaNO2被其氧化为NaNO3，酸性条件下它们发生反应的离子方程式为2Ce4++NO2-+H2O=2Ce3++NO3-+2H+。

【点睛】化学反应中元素种类和原子数目保持不变，若为氧化还原反应，还需关注化合价的升降变化；若为离子反应，还需关注电荷守恒问题。

(二）选考题：共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做，则每科按所做的第一题计分。

11.《日华子本草》中已有关于雄黄的记载“雄黄，通赤亮者为上，验之可以虫死者为真。”雄黄（As4S4)和雌黄（As2S3)是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生。 回答下列问题：

(1)基态砷原子的价电子轨道排布图为_______，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为_______。

(2) S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是_______。 (3) 雄黄（As4S4)的结构如图1所示，S原子的杂化形式为_______。

(4) SO2分子中的键数为______个，分子的空间构型为_______。分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数（如苯分子中的大键可表示为－

－

+

4+

4+

），则SO2中的大键应表示为______。SO2分子中S—O键的键角_____NO3

中N—O键的键角（填“> ”、“<”、“=”）。

－３

(5)砷化镓是优良的半导体材料，密度为 g ? cm，其晶胞结构如图2所示。Ga和As 原

子半径分别为r1 pm和r2 pm，阿伏加德罗常数值为NA，则砷化镓晶体的空间利用率为________。

【答案】 (1). (2). 纺锤形或哑铃形 (3). N>P>S

(4). sp3 (5). 2 (6). V形（折线形） (7). (8). < (9).

【解析】 【分析】

根据主族元素第一电离能的变化规律和“反常”现象，比较第一电离能的大小；运用杂化轨道理论判断中心原子的杂化类型，运用价层电子对互斥理论推断分子形状、比较键角大小；根据晶胞结构计算原子空间利用率。

【详解】(1)砷为33号元素，As位于第4周期第VA族，其价电子即最外层电子。基态砷原子的价电子轨道排布图为

的电子云轮廓图为纺锤形或哑铃形。

(2)主族元素第一电离能变化规律为：同主族由上而下依次减小，同周期从左至右呈增大趋势，但IIA、VA族元素“反常”。S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是N>P>S。 (3)S、As原子的最外层分别有6个、5个电子，达到8电子稳定结构需分别形成2对、3对共用电子对，故雄黄（As4S4)分子结构中，黑球、白球分别表示硫、砷原子。每个硫原子都有4对价层电子对（2对σ键电子对、2对孤电子对），S原子都是sp3杂化。

，核外电子占据的最高能级是4p，该能级

(4) SO2分子中，S原子结合2个O原子，有2个键。中心原子S的孤电子对数为×（6-2×2）=1，σ键电子对数为2，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于含1对孤电子对，故SO2分子为V形。氧原子的价电子排布为2s2p，有2个未成对电子，两个氧原子各用1个未成对电子（p轨道）与硫形成共用电子对（键），各用1个未成对电子（p轨道）与硫原子未杂化的p轨道形成大键，表示为。SO2分子中，孤电子对与成键电子对间的

-2

4

斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，故两个S—O键的键角小于120o；而NO3中中心原子N上的孤电子对数为×（5+1-3×2）=0，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于不含孤电子对，NO3-为平面三角形，NO3－中N—O键的键角等于120o。 (5) 1个砷化镓晶胞中，有Ga、As 原子各4个，8个原子总体积为V原子＝

的