高中化学解答题

化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式 ${\text{Q=cρV}}_{总}\cdot \text{ΔT}$计算获得。

（1）盐酸浓度的测定：移取 $\text{20.00 mL}$待测液，加入指示剂，用 $\text{0.5000 mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}\text{NaOH}$溶液滴定至终点，消耗 $\text{NaOH}$溶液 $\text{22.00 mL}$。

①上述滴定操作用到的仪器有___________。

A．

B．

C．

D．

②该盐酸浓度为___________ $\text{mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}$。

（2）热量的测定：取上述 $\text{NaOH}$溶液和盐酸各 $\text{50 mL}$进行反应，测得反应前后体系的温度值( $°\text{C}$)分别为 ${\text{T}}_{\text{0}}、{\text{T}}_{\text{1}}$，则该过程放出的热量为___________ $\text{J}$(c和 $\text{ρ}$分别取 $\text{4.18 J}\cdot {\text{g}}^{\text{-1}}\cdot °{\text{C}}^{\text{-1}}$和 $\text{1.0 g}\cdot {\text{mL}}^{\text{-1}}$，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。

（3）借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应 ${\text{Fe(s)+CuSO}}_{\text{4}}{\text{(aq)=FeSO}}_{\text{4}}\text{(aq)+Cu(s)}$的焓变 $\mathit{\Delta H}$(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。

序号	反应试剂		体系温度/ $°\text{C}$
			反应前	反应后
i	$\text{0.20 mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}{\text{CuSO}}_{\text{4}}$溶液 $\text{100 mL}$	$\text{1.20 g Fe}$粉	a	b
ii		$\text{0.56 g Fe}$粉	a	c

①温度：b___________c(填“>”“<”或“=”)。

② $\text{ΔH=}$___________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。

（4）乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应 ${\text{A:Fe(s)+Fe}}_{\text{2}}{\left({\text{SO}}_{\text{4}}\right)}_{\text{3}}{\text{(aq)=3FeSO}}_{\text{4}}\text{(aq)}$的焓变。

查阅资料：配制 ${\text{Fe}}_{\text{2}}{\left({\text{SO}}_{\text{4}}\right)}_{\text{3}}$溶液时需加入酸。加酸的目的是___________。

提出猜想： $\text{Fe}$粉与 ${\text{Fe}}_{\text{2}}{\left({\text{SO}}_{\text{4}}\right)}_{\text{3}}$溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在 $\text{Fe}$粉和酸的反应。

验证猜想：用 $\text{pH}$试纸测得 ${\text{Fe}}_{\text{2}}{\left({\text{SO}}_{\text{4}}\right)}_{\text{3}}$溶液的 $\text{pH}$不大于1；向少量 ${\text{Fe}}_{\text{2}}{\left({\text{SO}}_{\text{4}}\right)}_{\text{3}}$溶液中加入 $\text{Fe}$粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和___________(用离子方程式表示)。

实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。

教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。

优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为___________。

（5）化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用___________。

钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的 $+2$价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。

注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于 ${10}^{-5}\mathit{mol}\cdot L-1$，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。

已知：① $K_{\mathit{sp}}\left(\mathit{CuS}\right)=6.3\times {10}^{-36},K_{\mathit{sp}}\left(\mathit{ZnS}\right)=2.5\times {10}^{-22},K_{\mathit{sp}}\left(\mathit{CoS}\right)=4.0\times {10}^{-21}$。

②以氢氧化物形式沉淀时， $\lg \left[c\left(M\right)/\left(\mathit{mol}\cdot L^{-1}\right)\right]$和溶液 $\mathit{pH}$的关系如图所示。

回答下列问题：

（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是_____。

（2）“酸浸”步骤中， $\mathit{CoO}$发生反应的化学方程式是_____。

（3）假设“沉铜”后得到的滤液中 $c\left(Z{n}^{2+}\right)$和 $c\left(C{o}^{2+}\right)$均为 $0.10\mathit{mol}\cdot L^{-1}$，向其中加入 $N{a}_{2}S$至 $Z{n}^{2+}$沉淀完全，此时溶液中 $c\left(C{o}^{2+}\right)$=_____ $\mathit{mol}\cdot L^{-1}$，据此判断能否实现 $Z{n}^{2+}$和 $C{o}^{2+}$的完全分离_____（填“能”或“不能”）。

（4）“沉锰”步骤中，生成 $1.0\mathit{molMn}{O}_2$，产生 $H^{+}$的物质的量为_____。

（5）“沉淀”步骤中，用 $\mathit{NaOH}$调 $\mathit{pH}=4$，分离出的滤渣是_____。

（6）“沉钴”步骤中，控制溶液 $\mathit{pH}=5.0~5.5$，加入适量的 $\mathit{NaClO}$氧化 $C{o}^{2+}$，其反应的离子方程式为_____。

（7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是_____。

[化学一一选修3: 物质结构与性质]

锗（Ge）是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:

(1) 基态 Ge 原子的核外电子排布式为[Ar] ，有 个末成对电子。

(2) Ge 与 C 是同族元素, $\mathrm{C}$ 原子之间可以形成双键、叁键, 但 $\mathrm{Ge}$ 原子之间难以形成双键或 叁键。从原子结构角度分析，原因是 。

（3）比较下列锗卤化物的熔点和沸点, 分析其变化规律及原因 。

	${\mathrm{GeCl}}_4$	${\mathrm{GeBr}}_4$	${\mathrm{Gel}}_4$
熔点/ ${}^{\circ }\mathrm{C}$	$-49.5$	26	146
沸点/ ${}^{\circ }\mathrm{C}$	$83.1$	186	约 400

(4) 光催化还原 ${\mathrm{CO}}_2$ 制备 ${\mathrm{CH}}_4$ 反应中，带状纳米 ${\mathrm{Zn}}_2{\mathrm{GeO}}_4$ 是该反应的良好催化剂。 $\mathrm{Zn}$ 、Ge、O 电负性由大至小的顺序是 。

(5) Ge 单晶具有金刚石型结构, 其中 $\mathrm{Ge}$ 原子的杂化方式为_ , 微粒之间存在的作用力是_ 。

（6）晶胞有两个基本要素：

①原子坐标参数, 表示晶胞内部各原子的相对位置, 下图为 Ge 单晶的晶胞, 其中原子坐标参数 $\mathrm{A}$ 为 $\left(0\mathrm{，}0\mathrm{，}0\right)\mathrm{；}\mathrm{B}$ 为 $\left(\frac{1}{2}\mathrm{，}0\mathrm{，}\frac{1}{2}\right)\mathrm{；}\mathrm{C}$ 为 $\left(\frac{1}{2}\mathrm{，}\frac{1}{2}\mathrm{，}0\right)$ 。则 $\mathrm{D}$ 原子的坐标参数为 。

②晶胞参数, 描述晶胞的大小和形状，已知 Ge 单晶的晶胞参数 $a=565.76\mathrm{pm}$, 其密度为 $\mathrm{g}\cdot {\mathrm{cm}}^{-3}$ (列出计算式即可)。

$\text{Ni}、\text{Co}$均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含 ${\text{Ni}}^{\text{2+}}、{\text{Co}}^{\text{2+}}、{\text{Al}}^{\text{3+}}、{\text{Mg}}^{\text{2+}}$)中，利用氨浸工艺可提取 $\text{Ni}、\text{Co}$，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：

已知：氨性溶液由 ${\text{NH}}_{\text{3}}\cdot {\text{H}}_{\text{2}}\text{O}$、 ${\left({\text{NH}}_{\text{4}}\right)}_{\text{2}}{\text{SO}}_{\text{3}}$和 ${\left({\text{NH}}_{\text{4}}\right)}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}$配制。常温下， ${\text{Ni}}^{\text{2+}}、{\text{Co}}^{\text{2+}}、{\text{Co}}^{\text{3+}}$与 ${\text{NH}}_{\text{3}}$形成可溶于水的配离子： ${\text{lgK}}_{\text{b}}\left({\text{NH}}_{\text{3}}\cdot {\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\right)\text{=-4.7}$； ${\text{Co(OH)}}_{\text{2}}$易被空气氧化为 ${\text{Co(OH)}}_{\text{3}}$；部分氢氧化物的 ${\text{K}}_{\text{sp}}$如下表。

氢氧化物	${\text{Co(OH)}}_{\text{2}}$	${\text{Co(OH)}}_{\text{3}}$	${\text{Ni(OH)}}_{\text{2}}$	${\text{Al(OH)}}_{\text{3}}$	${\text{Mg(OH)}}_{\text{2}}$
${\text{K}}_{\text{sp}}$	$\text{5.9}\times {\text{10}}^{\text{-15}}$	$\text{1.6}\times {\text{10}}^{\text{-44}}$	$\text{5.5}\times {\text{10}}^{\text{-16}}$	$\text{1.3}\times {\text{10}}^{\text{-33}}$	$\text{5.6}\times {\text{10}}^{\text{-12}}$

回答下列问题：

（1）活性 $\text{MgO}$可与水反应，化学方程式为___________。

（2）常温下， $\text{pH=9.9}$的氨性溶液中， $\text{c}\left({\text{NH}}_{\text{3}}\cdot {\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\right)$___________ $\text{c}\left({\text{NH}}_4^{+}\right)$ (填“>”“<”或“=”)。

（3）“氨浸”时，由 ${\text{Co(OH)}}_{\text{3}}$转化为 ${\left[\text{Co}{\left({\text{NH}}_{\text{3}}\right)}_{\text{6}}\right]}^{\text{2+}}$的离子方程式为___________。

（4） ${\left({\text{NH}}_{\text{4}}\right)}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}$会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了 ${\text{NH}}_{\text{4}}{\text{Al(OH)}}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}$的明锐衍射峰。

① ${\text{NH}}_{\text{4}}{\text{Al(OH)}}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}$属于___________(填“晶体”或“非晶体”)。

② ${\left({\text{NH}}_{\text{4}}\right)}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}$提高了 $\text{Ni}、\text{Co}$的浸取速率，其原因是___________。

（5）①“析晶”过程中通入的酸性气体A为___________。

②由 ${\text{CoCl}}_{\text{2}}$可制备 ${\text{Al}}_{\text{x}}{\text{CoO}}_{\text{y}}$晶体，其立方晶胞如图。 $\text{Al}$与O最小间距大于 $\text{Co}$与O最小间距，x、y为整数，则 $\text{Co}$在晶胞中的位置为___________；晶体中一个 $\text{Al}$周围与其最近的O的个数为___________。

（6）①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得 ${\text{HNO}}_{\text{3}}$溶液中 $\text{n}\left({\text{HNO}}_{\text{3}}\right)$与 $\text{n}\left({\text{H}}_{\text{2}}\text{O}\right)$的比值，理论上最高为___________。

②“热解”对于从矿石提取 $\text{Ni}、\text{Co}$工艺的意义，在于可重复利用 ${\text{HNO}}_{\text{3}}$和___________(填化学式)。

联氨（又称肼，N₂H₄，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料．回答下列问题：

（1）联氨分子的电子式为________，其中氮的化合价为________．

（2）实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为________．

（3）①2O₂（g）+N₂（g）═N₂O₄（l）△H₁

②N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H₂

③O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（g）△H₃

④2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H₄=﹣1048.9kJ•mol^﹣1

上述反应热效应之间的关系式为△H₄=________，联氨和N₂O₄可作为火箭推进剂的主要原因为________．

（4） 联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似．联氨第一步电离反应的平衡常数值为________（已知：N₂H₄+H⁺⇌N₂H₅⁺的K=8.7×10⁷；K_w=1.0×10^﹣14）．联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为________．

（5）联氨是一种常用的还原剂．向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是________．联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀．理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O₂________kg；与使用Na₂SO₃处理水中溶解的O₂相比，联氨的优点是________．

$\mathit{CO}{\left(N{H}_2\right)}_2\cdot H_2{O}_2$（俗称过氧化脲）是一种消毒剂，实验室中可用尿素与过氧化氢制取，反应方程式如下：

$\mathit{CO}{\left(N{H}_2\right)}_2+H_2{O}_2=\mathit{CO}{\left(N{H}_2\right)}_2\cdot H_2{O}_2$

（一）过氧化脲的合成

烧杯中分别加入 $25\mathit{mL}30\%H_2{O}_2\left(\rho =1.11g\cdot c{m}^{-3}\right)$、 $40\mathit{mL}$蒸馏水和 $12.0g$尿素，搅拌溶解。 $30°C$下反应 $40\min$，冷却结晶、过滤、干燥，得白色针状晶体 $9.4g$。

（二）过氧化脲性质检测

I．过氧化脲溶液用稀 $H_{2}S{O}_4$酸化后，滴加 $\mathit{KMn}{O}_4$溶液，紫红色消失。

Ⅱ．过氧化脲溶液用稀 $H_{2}S{O}_4$酸化后，加入 $\mathit{KI}$溶液和四氯化碳，振荡，静置。

（三）产品纯度测定

溶液配制：称取一定量产品，用蒸馏水溶解后配制成 $100\mathit{mL}$溶液。

滴定分析：量取 $25.00\mathit{mL}$过氧化脲溶液至锥形瓶中，加入一定量稀 $H_{2}S{O}_4$，用准确浓度的 $\mathit{KMn}{O}_4$溶液滴定至微红色，记录滴定体积，计算纯度。

回答下列问题：

（1）过滤中使用到的玻璃仪器有_____（写出两种即可）。

（2）过氧化脲的产率为_____。

（3）性质检测Ⅱ中的现象为_____。性质检则I和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是_____。

（4）下图为“溶液配制”的部分过程，操作a应重复3次，目的是_____，定容后还需要的操作为_____。

（5）“滴定分析”步骤中，下列操作错误的是_____（填标号）。

A．	$\mathit{KMn}{O}_4$溶液置于酸式滴定管中
B．	用量筒量取 $25.00\mathit{mL}$过氧化脲溶液
C．	滴定近终点时，用洗瓶冲洗锥形瓶内壁
D．	锥形瓶内溶液变色后，立即记录滴定管液面刻度

（6）以下操作导致氧化脲纯度测定结果偏低的是_____（填标号）。

A．	容量瓶中液面超过刻度线
B．	滴定管水洗后未用 $\mathit{KMn}{O}_4$溶液润洗
C．	摇动锥形瓶时 $\mathit{KMn}{O}_4$溶液滴到锥形瓶外
D．	滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失

[化学—选修3：物质结构与性质]

ⅣA族元素具有丰富的化学性质，其化合物有着广泛的应用。回答下列问题：

（1）该族元素基态原子核外未成对电子数为_____，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为_____。

（2） $\mathit{Ca}{C}_2$俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为_____（填标号）。

a．离子键 b．极性共价键 c．非极性共价键 d．配位键

（3）一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，其中电负性最大的元素是_____，硅原子的杂化轨道类型为_____。

（4）早在青铜器时代，人类就认识了锡。锡的卤化物熔点数据如下表，结合变化规律说明原因：_____。

（5）结晶型 $\mathit{PbS}$可作为放射性探测器元件材料，其立方晶胞如图所示。其中 $\mathit{Pb}$的配位数为_____。设 $N_A$为阿伏加德罗常数的值，则该晶体密度为_____ $g\cdot c{m}^{-3}$（列出计算式）。

【化学ーー选修2:化学与技术】

高锰酸钾（ ${\mathrm{KMnO}}_4$ ）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为 ${\mathrm{MnO}}_2$ ）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:

回答下列问题:

(1) 原料软锰矿与氢氧化钾按 $1\mathrm{ }:1$ 的比例在 "烘炒锅"中混配，混配前应将软锰矿粉碎, 其作用是 。

(2) "平炉"中发生的化学方程式为 .

（3）"平炉"中需要加压，其目的是 。

(4) 将 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 转化为 ${\mathrm{KMnO}}_4$ 的生产有两种工艺。

① $\mathrm{"}{\mathrm{CO}}_2$ 歧化法" 是传统工艺, 即在 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 溶液中通入 ${\mathrm{CO}}_2$ 气体, 使体系呈中性或弱碱性,

${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 发生歧化反应，反应中生成 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4\mathrm{，}{\mathrm{MnO}}_2$ 和 (写化学式)。

② "电解法" 为现代工艺, 即电解 ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 水溶液, 电解槽中阳极发生的电极反应为 , 阴极逸出的气体是_ 。

③ "电解法" 和 $\mathrm{"}{\mathrm{CO}}_2$ 歧化法" 中, ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{MnO}}_4$ 的理论利用率之比为 _ 。

（5）高锰酸钾纯度的测定：称取 $1.0800\mathrm{g}$ 样品, 溶解后定容于 $100\mathrm{mL}$ 容量瓶中, 摇匀。取浓度为 $0.2000\mathrm{mol}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}$ 的 ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{O}}_4$ 标准溶液 $20.00\mathrm{mL}$ , 加入稀硫酸酸化，用 ${\mathrm{KMnO}}_4$ 溶液平行滴定三次, 平均消耗的体积为 $24.48\mathrm{mL}$ , 该样品的纯度为 。

(列出计算式即可, 已知 $2Mn{O}_4^{-}+5H_2{C}_2{O}_4+6H^{+}=2M{n}^{2+}+10C{O}_2\uparrow +8H_{2}O$ ) 。

丙烯腈（CH ₂=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用"丙烯氨氧化法"生产．主要副产物有丙烯醛（CH ₂=CHCHO）和乙腈（CH ₃CN）等。回答下列问题：

（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C ₃H ₃N）和副产物丙烯醛（C ₃H ₄O）。热化学方程式如下：①C ₃H ₆（g）+NH ₃（g）+ $\frac{3}{2}$ O ₂（g）═C ₃H ₃N（g）+3H ₂O（g）△H=﹣515kJ•mol ^{﹣ 1}

②C ₃H ₆（g）+O ₂（g）═C ₃H ₄O（g）+H ₂O（g）△H=﹣353kJ•mol ^{﹣ 1}

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________．

（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃．低于460℃时，丙烯腈的产率________（填"是"或"不是"）对应温度下的平衡转化率，判断理由是________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）．

A．	催化剂活性降低	B．	平衡常数变大
C．	副反应增多	D．	反应活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示．由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为________，理由是________．进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________．

室温下可见光催化合成技术，对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于 $\text{CO}$、碘代烃类等，合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略)：

（1）化合物i的分子式为___________。化合物x为i的同分异构体，且在核磁共振氢谱上只有2组峰。x的结构简式为___________(写一种)，其名称为___________。

（2）反应②中，化合物ⅲ与无色无味气体y反应，生成化合物ⅳ，原子利用率为 $100\%$。y为___________。

（3）根据化合物V的结构特征，分析预测其可能的化学性质，完成下表。

序号	反应试剂、条件	反应形成的新结构	反应类型
a	___________	___________	消去反应
b	___________	___________	氧化反应(生成有机产物)

（4）关于反应⑤的说法中，不正确的有___________。

A. 反应过程中，有 $\text{C-I}$键和 $\text{H-O}$键断裂

B. 反应过程中，有 $\text{C=O}$双键和 $\text{C-O}$单键形成

C. 反应物i中，氧原子采取 ${\text{sp}}^{\text{3}}$杂化，并且存在手性碳原子

D. $\text{CO}$属于极性分子，分子中存在由p轨道“头碰头”形成的 $\text{π}$键

（5）以苯、乙烯和 $\text{CO}$为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。

基于你设计的合成路线，回答下列问题：

(a)最后一步反应中，有机反应物为___________(写结构简式)。

(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应，其化学方程式为___________。

(c)从苯出发，第一步的化学方程式为___________(注明反应条件)。

磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有 $\mathit{Ti}{O}_2$ 、 $\mathit{Si}{O}_2$ 、 $A{l}_2{O}_3$ 、 $\mathit{MgO}$ 、 $\mathit{CaO}$ 以及少量的 $F{e}_2{O}_3$ 。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表

金属离子	$F{e}^{3+}$	$A{l}^{3+}$	$M{g}^{2+}$	$C{a}^{2+}$
开始沉淀的pH	2.2	3.5	9.5	12.4
沉淀完全 $（c＝1.0\times 10^{﹣5}\mathit{mol}{L}^{﹣1}）$ 的pH	3.2	4.7	11.1	13.8

回答下列问题：

（1）"焙烧"中， $\mathit{Ti}{O}_2$ 、 $\mathit{Si}{O}_2$ 几乎不发生反应， $A{l}_2{O}_3$ 、 $\mathit{MgO}$ 、 $\mathit{CaO}$ 、 $F{e}_2{O}_3$ 转化为相应的硫酸盐。写出 $A{l}_2{O}_3$ 转化为 $N{H}_4\mathit{Al}（S{O}_4{）}_2$ 的化学方程式 　　。

（2）"水浸"后"滤液"的 $\mathit{pH}$ 约为2.0，在"分步沉淀"时用氨水逐步调节 $\mathit{pH}$ 至11.6，依次析出的金属离子是 　　。

（3）"母液①"中 $M{g}^{2+}$ 浓度为 　　 $\mathit{mol}•L^{﹣1}$ 。

（4）"水浸渣"在 $160℃$ "酸溶"，最适合的酸是 　　。"酸溶渣"的成分是 　　、 　　。

（5）"酸溶"后，将溶液适当稀释并加热， $\mathit{Ti}{O}^{2+}$ 水解析出 $\mathit{Ti}{O}_{2}x{H}_{2}O$ 沉淀，该反应的离子方程式是 　　。

（6）将"母液①"和"母液②"混合，吸收尾气，经处理得 　　，循环利用。

${\mathrm{NaClO}}_2$ 是一种重要的杀菌消毒剂, 也常用来漂白织物等, 其一种生产工艺如下:

回答下列问题:

(1) ${\mathrm{NaClO}}_2$ 中 $\mathrm{Cl}$ 的化合价为_ 。

(2) 写出 "反应"步骤中生成 ${\mathrm{ClO}}_2$ 的化学方程式 。

(3) "电解"所用食盐水由粗盐水精制而成, 精制时，为除去 ${\mathrm{Mg}}^{2+}$ 和 ${\mathrm{Ca}}^{2+}$ , 要加入的试剂分别为 、 。"电解" 中阴极反应的主要产物是_ 。

(4) "尾气吸收"是吸收 "电解"过程排出的少量 ${\mathrm{ClO}}_2$ 。此吸收反应中, 氧化剂与还原剂的

物质的量之比为 ，该反应中氧化产物 。

（5）"有效氯含量"可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力, 其定义是：每克含氯消毒剂的氧化

能力相当于多少克 ${\mathrm{Cl}}_2$ 的氧化能力。 ${\mathrm{NaClO}}_2$ 的有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数)

甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯 $\left(C_3{H}_6\right)$的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题：

（1）已知如下热化学方程式：

$C{H}_4\left(g\right)+B{r}_2\left(g\right)=C{H}_3\mathit{Br}\left(g\right)+\mathit{HBr}\left(g\right)$ $\Delta H_1=-29\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$

$3C{H}_3+\mathit{Br}\left(g\right)=C_3{H}_6\left(g\right)+3\mathit{HBr}\left(g\right)$ $\Delta H_2=+20\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$

计算反应 $3C{H}_4\left(g\right)+3B{r}_2\left(g\right)=C_3{H}_6\left(g\right)+6\mathit{HBr}\left(g\right)$的 $\mathit{\Delta H}=$_____ $\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$。

（2） $C{H}_4$与 $B{r}_2$反应生成 $C{H}_3\mathit{Br}$，部分 $C{H}_3\mathit{Br}$会进一步溴化。将 $8\mathit{mmolC}{H}_4$和 $8\mathit{mmolB}{r}_2$。通入密闭容器，平衡时， $n\left(C{H}_4\right)$、 $n\left(C{H}_3\mathit{Br}\right)$与温度的关系见下图（假设反应后的含碳物质只有 $C{H}_4$、 $C{H}_3\mathit{Br}$和 $C{H}_{2}B{r}_2$）。

（i）图中 $C{H}_3\mathit{Br}$的曲线是_____（填“a”或“b”）。

（ii） $560°C$时， $C{H}_4$的转化 $\alpha =$_____， $n\left(\mathit{HBr}\right)=$_____ $\mathit{mmol}$。

（iii） $560°C$时，反应 $C{H}_3\mathit{Br}\left(g\right)+B{r}_2\left(g\right)=C{H}_{2}B{r}_2\left(g\right)+\mathit{HBr}\left(g\right)$的平衡常数 $K=$_____。

（3）少量 $I_2$可提高生成 $C{H}_3\mathit{Br}$的选择性。 $500°C$时，分别在有 $I_2$和无 $I_2$的条件下，将 $8\mathit{mmolC}{H}_4$和 $8\mathit{mmolB}{r}_2$，通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量（n）随时间（t）的变化关系见下图。

（i）在 $11~19s$之间，有 $I_2$和无 $I_2$时 $C{H}_3\mathit{Br}$的生成速率之比 $\frac{v\left(有I_2\right)}{v\left(无I_2\right)}=$_____。

（ii）从图中找出 $I_2$提高了 $C{H}_3\mathit{Br}$选择性的证据：_____。

（ⅲ）研究表明， $I_2$参与反应的可能机理如下：

① $I_2\left(g\right)=\cdot I\left(g\right)+\cdot I\left(g\right)$

② $\cdot I\left(g\right)+C{H}_{2}B{r}_2\left(g\right)=\mathit{IBr}\left(g\right)+\cdot C{H}_2\mathit{Br}\left(g\right)$

③ $\cdot C{H}_2\mathit{Br}\left(g\right)+\mathit{HBr}\left(g\right)=C{H}_3\mathit{Br}\left(g\right)+\cdot \mathit{Br}\left(g\right)$

④ $\cdot \mathit{Br}\left(g\right)+C{H}_4\left(g\right)=\mathit{HBr}\left(g\right)+\cdot C{H}_3\left(g\right)$

⑤ $\cdot C{H}_3\left(g\right)+\mathit{IBr}\left(g\right)=C{H}_3\mathit{Br}\left(g\right)+\cdot I\left(g\right)$

⑥ $\cdot I\left(g\right)+\cdot I\left(g\right)=I_2\left(g\right)$

根据上述机理，分析 $I_2$提高 $C{H}_3\mathit{Br}$选择性的原因：_____。

配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着重要作用。

（1）某有机物 $\text{R}$能与 ${\text{Fe}}^{\text{2+}}$形成橙红色的配离子 ${\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{2+}}$，该配离子可被 ${\text{HNO}}_{\text{3}}$氧化成淡蓝色的配离子 ${\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{3+}}$。

①基态 ${\text{Fe}}^{\text{2+}}$的 $\text{3d}$电子轨道表示式为___________。

②完成反应的离子方程式： ${\text{NO}}_{\text{3}}^{\text{-}}\text{+2}{\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{2+}}{\text{+3H}}^{\text{+}}\rightleftharpoons$______ $\text{+2}{\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{3+}}{\text{+H}}_{\text{2}}\text{O}$

（2）某研究小组对(1)中②的反应进行了研究。

用浓度分别为 $\text{2.0}\mathit{mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}、\text{2.5}\mathit{mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}、\text{3.0mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}$的 ${\text{HNO}}_{\text{3}}$溶液进行了三组实验，得到 $\text{c}\left({\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{2+}}\right)$随时间t的变化曲线如图。

① $\text{c}\left({\text{HNO}}_{\text{3}}\right)\text{=3.0 mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}$时，在 $\text{0~1 min}$内， ${\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{2+}}$的平均消耗速率=___________。

②下列有关说法中，正确的有___________。

A．平衡后加水稀释， $\frac{\text{c}\left({\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{2+}}\right)}{\text{c}\left({\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{3+}}\right)}$增大

B． ${\left[{\text{FeR}}_{\text{3}}\right]}^{\text{2+}}$平衡转化率： ${\text{α}}_{\text{III}}{\text{>α}}_{\text{II}}{\text{>α}}_{\text{I}}$

C．三组实验中，反应速率都随反应进程一直减小

D．体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间： ${\text{t}}_{\text{III}}{\text{>t}}_{\text{II}}{\text{>t}}_{\text{I}}$

（3）R的衍生物L可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用M表示)与L存在平衡：

$\text{M+L}\rightleftharpoons \text{ML}$ ${\text{K}}_{\text{1}}$

$\text{ML+L}\rightleftharpoons {\text{ML}}_{\text{2}}$ ${\text{K}}_{\text{2}}$

研究组配制了L起始浓度 ${\text{c}}_{\text{0}}\text{( L)=0.02 mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}、\text{M}$与L起始浓度比 ${\text{c}}_{\text{0}}{\text{(M)/c}}_{\text{0}}\text{(L)}$不同的系列溶液，反应平衡后测定其核磁共振氢谱。配体L上的某个特征H在三个物种 $\text{L、ML、}{\text{ML}}_{\text{2}}$中的化学位移不同，该特征H对应吸收峰的相对峰面积S(体系中所有特征H的总峰面积计为1)如下表。

${\text{c}}_{\text{0}}{\text{(M)/c}}_{\text{0}}\text{(L)}$	$\text{S(L)}$	$\text{S(ML)}$	$\text{S}\left({\text{ML}}_{\text{2}}\right)$
0	1.00	0	0
a	x	$\text{<0.01}$	0.64
b	$\text{<0.01}$	0.40	0.60

【注】核磁共振氢谱中相对峰面积S之比等于吸收峰对应H的原子数目之比；“ $\text{<0.01}$”表示未检测到。

① ${\text{c}}_{\text{0}}{\text{(M)/c}}_{\text{0}}\text{(L)=a}$时， $\text{x=}$ ___________。

② ${\text{c}}_{\text{0}}{\text{(M)/c}}_{\text{0}}\text{(L)=b}$时，平衡浓度比 ${\text{c}}_{平}\left({\text{ML}}_{\text{2}}\right){\text{:c}}_{平}\text{(ML)=}$___________。

（4）研究组用吸收光谱法研究了(3)中M与L反应体系。当 ${\text{c}}_{\text{0}}\text{(L)=1.0}\times {\text{10}}^{\text{-5}}\text{mol}\cdot {\text{L}}^{\text{-1}}$时，测得平衡时各物种 ${\text{c}}_{平}{\text{/c}}_{\text{0}}\text{(L)}$随 ${\text{c}}_{\text{0}}{\text{(M)/c}}_{\text{0}}\text{(L)}$的变化曲线如图。 ${\text{c}}_{\text{0}}{\text{(M)/c}}_{\text{0}}\text{(L)=0.51}$时，计算M的平衡转化率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。

［化学--选修3：物质结构与性质］

在普通铝中加入少量 $\mathit{Cu}$ 和 $\mathit{Mg}$ 后，形成一种称为拉维斯相的 $\mathit{Mg}{\mathit{Cu}}_2$ 微小晶粒，其分散在 $\mathit{Al}$ 中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓"坚铝"，是制造飞机的主要村料。回答下列问题：

（1）下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。

A. $\left[\mathit{Ne}\right]\genfrac{}{}{0pt}{}{\mathrm{}\mathrm{eq}\mathrm{o}\mathrm{ac}(\mathrm{○},\uparrow )}{3s}$B. $\left[\mathit{Ne}\right]\genfrac{}{}{0pt}{}{\mathrm{}\mathrm{eq}\mathrm{o}\mathrm{ac}(\mathrm{○},\uparrow )\mathrm{}\mathrm{eq}\mathrm{o}\mathrm{ac}(\mathrm{○},\downarrow )}{3s}$C. $\left[\mathit{Ne}\right]\genfrac{}{}{0pt}{}{\mathrm{}\mathrm{eq}\mathrm{o}\mathrm{ac}(\mathrm{○},\uparrow )}{3s}\genfrac{}{}{0pt}{}{\mathrm{}\mathrm{eq}\mathrm{o}\mathrm{ac}(\mathrm{○},\uparrow )}{3p}$D. $\left[\mathit{Ne}\right]\genfrac{}{}{0pt}{}{\mathrm{}\mathrm{eq}\mathrm{o}\mathrm{ac}(\mathrm{○},\uparrow )}{3p}$

（2）乙二胺 $\left(H_2\mathit{NC}{H}_{2}C{H}_{2}N{H}_2\right)$ 是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是 、 。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子，其原因是，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填" ${\mathit{Mg}}^{2+}$ "或" ${\mathit{Cu}}^{2+}$ ")。

（3）一些氧化物的熔点如下表所示：

氧化物	${\mathit{Li}}_{2}O$	$\mathit{MgO}$	$P_4{O}_6$	${\mathit{SO}}_2$
熔点/°C	$1570$	$2800$	$23.8$	$-75.5$

解释表中氧化物之间熔点差异的原因 。

（4）图(a)是 $\mathit{Mg}{\mathit{Cu}}_2$ 的拉维斯结构， $\mathit{Mg}$ 以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的 $\mathit{Cu}$ 。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见， $\mathit{Cu}$ 原子之间最短距离 $x=$ $\mathit{pm}$ ， $\mathit{Mg}$ 原子之间最短距离 $y=$ $\mathit{pm}$ 。设阿伏加德罗常数的值为 $N_A$ ，则 $\mathit{Mg}{\mathit{Cu}}_2$ 的密度是 $g·{\mathit{cm}}^{-3}$ (列出计算表达式)。