[化学——选修3：物质结构与性质](15分)
汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气的污染问题也成为当今社会急需解决的问题。为使汽车尾气达标排放，催化剂及载体的选择和改良是关键。目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如图甲：
（1）下列有关说法正确的是________。
A．C3H8中碳原子都采用的是sp3杂化
B．O2、CO2、NH3都是非极性分子
C．每个N2中，含有2个π键
（2）CO的一种等电子体为NO+，NO+的电子式为
（3）CO与Ni可生成羰基镍[Ni(CO)4]，已知其中镍为0价，镍原子在基态时，核外电子排布式为___________；[Ni(CO)4]的配体是________，配位原子是________。
（4）Zr原子序数为40，价电子排布式为4d25s2，它在周期表中的位置是________。
（5）为了节省贵重金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物催化剂。一种复合氧化物晶体结构如图乙，则与每个Sr2＋紧邻的O2－有________个。
钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。
请回答下列问题：
（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式 。
（3）制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2·x H2O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因： 。
（4）由TiCl4→Ti 需要在Ar气中进行的理由是_________________________________。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于 ℃即可。
| |
TiCl4 |
Mg |
MgCl2 |
Ti |
| 熔点/℃ |
－25.0 |
648.8 |
714 |
1667 |
| 沸点/℃ |
136.4 |
1090 |
1412 |
3287 |
（5）由CO和H2合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。
①已知该反应在300oC时的化学平衡常数为0.27，该温度下将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中，此反应将 （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。
②若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6 mol甲醇，至少需额外补充H2 mol。
欲测定含少量氯化钠的小苏打固态样品中NaHCO3的质量分数可采用以下四种方法。
方法一：
方法二： 
方法三：
方法四：不使用化学试剂，使用实验室常用仪器
按要求回答下列问题：
（1）方法一：加入足量的试剂A （填写A的化学式）可将HCO3-离子转化为沉淀并称重。操作1、2、3、4的名称依次是溶解、 、洗涤和 ；
（2）方法二：在操作1中所用到的玻璃仪器中，除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的用到的是 ，在操作2中应选择的指示剂是 ；
（3）在方法二中计算该样品中NaHCO3的质量分数为 [用流程图中的数据m、V(HCl) 填写有关的表达式]；
（4）在方法三中：根据所用的实验装置，除了称量试样质量外，还需测定的实验数据是 ；
（5）仔细分析方法三中的实验装置，若由此测得的数据来计算实验结果，则有可能偏高也有可能偏低，偏高的原因可能是 ，偏低的原因可能是 （均文字简述）；
（6）方法四的实验原理是： （用化学方程式表示）。
Ⅰ．在一定条件下，科学家利用从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇，其过程如下图所示，试回答下列问题：
（1）该合成路线对于环境保护的价值在于 。
（2）15～20%的乙醇胺（HOCH2CH2NH2）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO2吸收剂。用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因 。
（3）CH3OH、H2的燃烧热分别为：△H＝－725.5 kJ/mol、△H＝－285.8 kJ/mol，写出工业上以CO2、H2合成CH3OH的热化学方程式： 。
Ⅱ．将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为：
2CO2(g) + 6H2(g)
CH3OCH3(g) + 3H2O(g)
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下表：
| 投料比[n(H2) / n(CO2)] |
500 K |
600 K |
700 K |
800 K |
| 1.5 |
45% |
33% |
20% |
12% |
| 2.0 |
60% |
43% |
28% |
15% |
| 3.0 |
83% |
62% |
37% |
22% |
（4）该反应的焓变△H 0，熵变△S 0（填＞、＜或＝）。
（5）用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式 。
（6）若以1.12 L·min-1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为-24.9 ℃），用该电池电解500 mL 2 mol·L-1 CuSO4溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜 g。
课题组以甲苯为主要原料，采用以下路线合成化妆品防霉剂：对—羟基苯甲酸乙酯。
请回答：
（1）有机物C7H7Br的名称为 。
（2）产品的摩尔质量为 。
（3）在①～⑥的反应中属于取代反应的有 。
（4）
在一定条件下发生聚合反应生成高分子化合物，写出该反应的化学方程式（有机物写结构简式） 。
（5）
的同分异构体很多，其中符合下列条件有 种。
①遇到FeCl3溶液出现显色现象；②能发生水解反应；③能发生银境反应；④无－CH3结构。上述同分异构体中核磁共振氢谱显示其有5种峰的结构简式为 。
（6）高分子化合物
是一种建筑材料，根据题中合成路线信息，以甲苯为原料合成该高分子化合物，请设计合成路线(无机试剂及溶剂任选)。注：合成路线的书写格式参照如下示例流程图：
。
W、M、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代；M的氧化物是导致酸雨的主要物质之一。X的某一种单质是大气污染物监测物之一；Y的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态；Z能形成红色的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。
（1）Y3＋基态的电子排布式可表示为 。
（2）MX3－的空间构型 （用文字描述）。
（3）M可形成多种氢化物，其中MH3的碱性强于M2H4的原因是 。
（4）根据等电子原理，WX分子的结构式为 。
（5）1 mol WX2中含有的σ键数目为 。
（6）H2X分子中X原子轨道的杂化类型为 。
（7）向Z2+的溶液中加入过量NaOH溶液，可生成Z的配位数为4的配位离子，写出该配位离子的结构式 。
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