已知：①A、B、C、D四种物质均含元素X，有的还可能含有元素Y、Z，元素Y、X、Z的核电荷数依次递增；②X在A、B、C、D中都不呈现它的最高化合价；③室温下单质A与某种常见一元强碱溶液反应，可得到B和C；④化合物D受热催化分解，可制得元素Y的单质。
（1）元素X是___________，Z是___________。
（2）写出③中反应的化学方程式____________________________________________。
（3）写出④中反应的化学方程式____________________________________________。
已知A、D、E、G、L、M是核电荷数依次增大的6种短周期主族元素，其中A的原子序数与周期序数相等，D、G、L、M基态原子的最外能层均有2个未成对电子。R＋核外有28个电子。请回答下列问题（用所对应的元素符号表示）。
（1）R在基态时价层电子排布式为 。
（2）写出R单质与A2G2及M最高价氧化物对应水合物反应的离子方程式 。
（3）PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NGX、G3、等二次污染物。测定大气中PM2.5的浓度方法之一是β-射线吸收法，β-射线放射源可用85Kr，已知Kr晶体的晶胞结构如下图所示，设晶体中与每个Kr原子相紧邻的Kr原子有m个，晶胞中含Kr原子为n个，则m/n＝________（填数字）。
（4）1 mol晶体L中含有σ键的数目为________。
（5）G与M可形成MG3与MG2，MG3分子的空间构型是___________，MG2中M原子的杂化方式_________。
（6）在（EA4）2R（MG4）2中存在的化学键除极性键外，还有________（填字母）。
a．离子键b．氢键 c．配位键d．金属键
［物质结构与性质］
I.氮族元素包括N、P、As、Sb和Bi五种元素。
（1）下列关于氮族元素的说法正确的是 。
a．N2可用于填充霓虹灯，其发光原理是电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道时以光的形式释放能量
b．P、Na、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序是：P>S>Na
c．基态As原子中，电子占据的最高能级为4d
d．Bi原子中最外层有5个能量相同的电子
（2）NH3在水中的溶解度比PH3大得多，其原因是 。
向硫酸铜溶液中先加过量氨水，后加适量乙醇，溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4晶体，
该晶体中不含有的化学键是 。
A极性键 B非极性键 C离子键 D配位键 E氢键
Ⅱ. 第四周期金属与人类的生产生活息息相关。
（3）目前市售的发光二极管，其材质以砷化镓(GaAs) 为主。已知镓是与铝同族，镓的基态原子的电子排布式是 。GaAs中Ga的化合价为 。
（4）金属钛坚硬、强度大、耐热、密度小，被称为高技术金属。TiCl4在常温下是无色液体，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟， 则TiCl4属于 (填“原子”“分子”或“离子”)晶体。
(5) 钴(Co)可形成分子式均为Co(NH3)5BrSO4的两种配合物，其中一种的化学式为[Co(NH3)5Br]SO4，往其溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀； 往另一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，无明显现象，若加入AgNO3溶液时， 产生淡黄色沉淀，则第二种配合物的化学式为 。
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的三种方法：
| 方法Ⅰ |
用炭粉在高温条件下还原CuO |
| 方法Ⅱ |
电解法：2Cu＋H2O电解Cu2O＋H2↑ |
| 方法Ⅲ |
用肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2 |
（1）工业上常用方法Ⅱ和方法Ⅲ制取Cu2O而很少用方法Ⅰ，其原因是反应条件不易控制，若控温不当易生成 而使Cu2O产率降低。
（2）方法Ⅰ制备过程会产生有毒气体，每生成1 g该有毒气体，能量变化a kJ，写出制备反应的热化学方程式 。
（3）方法Ⅱ采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度而制备纳米Cu2O，装置如下图所示，该电池的阳极生成Cu2O反应式为 。
（4）方法Ⅲ为加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu(OH)2来制备纳米
级Cu2O，同时放出N2。该制法的化学方程式为 。
（5）方法Ⅲ可以用甲醛稀溶液替代肼，但因反应温度较高而使部分产品颗粒过大， （填操作名称）可分离出颗粒过大的Cu2O。
（6）在相同的密闭容器中，用方法Ⅱ和方法Ⅲ制得的Cu2O分别进行催化分解水的实验：
2H2O(g)
2H2(g)＋O2(g)⊿H＞0
水蒸气的浓度（mol·L－1）随时间t (min)变化如下表：
| 序号 |
温度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
| ① |
T1 |
0.050 |
0.0492 |
0.0486 |
0.0482 |
0.0480 |
0.0480 |
| ② |
T1 |
0.050 |
0.0488 |
0.0484 |
0.0480 |
0.0480 |
0.0480 |
| ③ |
T2 |
0.10 |
0.094 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
0.090 |
可以判断：实验①的前20 min的平均反应速率ν(O2)＝ ；实验温度T1 T2（填“＞”、“＜”）；催化剂的催化效率：实验① 实验②（填“＞”、“＜”）。
金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”,常见化合价为+4。它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。
Ⅰ．工业上用钛铁矿(主要成分FeTiO3)制备金属钛的一种工艺流程如下图(部分产物略去)。
（1）步骤①反应的化学方程式为：2FeTiO3 + 6C + 7Cl2高温2FeCl3 + 2TiCl4 + 6CO,还原剂是 。
（2）步骤②分离出TiCl4的方法,利用了TiCl4与FeCl3 的不同。
（3）步骤④反应的化学方程式为____________,该反应在氩气中进行的理由是____ ______。
（4）绿色化学提倡物料循环。以上流程中,可用于循环的物质除Cl2、Mg外,还有__________。
II． 工业上也可用TiO2通过下述两种方法制备金属钛：
方法一：先将TiO2氯化为TiCl4,再还原得到Ti。
（5）氯化反应TiO2 (s) +2Cl2 (g)
TiCl4(l) + O2 (g)无法自发正向进行,在反应器中加入碳,则在高温条件下反应可顺利进行。试从化学平衡角度解释,往氯化反应器中加碳的原因： 。
方法二：以熔融盐为电解液电解TiO2获得Ti。其中碳块为阳极,电极反应式为：2O2—- 4eˉ＝O2↑；TiO2作阴极，被还原。
（6）阴极的电极反应式为 。
（7）电解过程中需定期向电解槽中加入碳块的原因是 。
“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）CO2的电子式为 。
（2）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式：
___ C+ ___ KMnO4+ ____ H2SO4 ＝ ____CO2↑+ ____MnSO4 + ____K2SO4+ ____H2O。
（3）甲醇是一种新型燃料，工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO（g）+ 2H2（g）
CH3OH（g） △H1＝－116 kJ·mol-1。
已知：
△H2＝－283 kJ·mol-1
△H3＝－242 kJ·mol-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO 2和水蒸气时的热化学方程式为 。
（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的燃料电池装置。
①该电池负极的电极反应为： 。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为 。
（5）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下 CO（g）+ 2H2（g）
CH3OH（g）的平衡常数K = 。
（6）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为5.6×10-5 mol/L ，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 。