硅及其化合物广泛应用于太阳能的利用、光导纤维及硅橡胶的制备等。
纯净的硅是从自然界中的石英矿石（主要成分为SiO2）中提取的。高温下制取纯硅有如下反应（方法1）：
①SiO2(s)+2C(s)
Si(s)+2CO(g)
②Si(s)+2Cl2(g)SiCl4(g)
③SiCl4(g)+2H2(g) →Si(s)+4HCl(g)
完成下列填空：
（1）硅原子核外有 种不同能级的电子，最外层的p电子有 种自旋方向。
（2）硅与碳同主族，单质的还原性：碳 硅（填写“同于”、“强于”或“弱于”）。反应①之所以能进行的原因是 。
（3）反应②生成的化合物的电子式为 ；该分子为 分子（填写“极性”或“非极性”）。
（4）某温度下，反应②在容积为V升的密闭容器中进行，达到平衡时Cl2的浓度为a mol/L。然后迅速缩小容器容积到0.5V升，t秒后重新达到平衡，Cl2的浓度为b mol/L。则：a b（填写“大于”、“等于”或“小于”）。
（5）在t秒内，反应②中v(SiCl4)= （用含a、b的代数式表示）。
（6）工业上还可以通过如下反应制取纯硅（方法2）：
④Si(粗) ＋3HCl(g)
SiHCl3(l)＋H2(g) + Q（Q＞0）
⑤SiHCl3(g)＋H2(g)
Si(纯)＋3HCl(g)
提高反应⑤中Si(纯)的产率，可采取的措施有： （选填2条）。
（1）已知H-H 键能为436 kJ·mol－1，H-N键键能为391 kJ·mol－1，根据化学方程式： N2（g）+3 H2（g）
2NH3（g） ΔH=－92.4kJ·mol－1。则N≡N键的键能是_________________
（2）事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是__________________。
A．C(s) + H2O(g) =" CO(g)" + H2(g) △H > 0
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O（1） △H < 0
C．NaOH(aq) + HC1(aq) =" NaC1(aq)" + H2O（1） △H < 0
（3）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应式___________。
（4）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与图中电解池相连，其中为 a电解液，X和Y均为惰性电极，则
①若a为CuSO4溶液，则电解时的化学反应方程式为 。
②若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，溶液的pH=_______（假设电解后溶液体积不变）。
③若用此电解装置模拟工业精炼铜，则应将a改为 溶液，并将 极换成粗铜（填“X”或“Y”）
有一瓶澄清的溶液，其中可能含有NH4+、K+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Ba2+、Cl－、I－、NO3－、CO32－、SO42－中的几种。取该溶液进行以下实验：
（1）用pH试纸检验该溶液呈强酸性，可推出 离子不存在。
（2）取出部分溶液，加入少量CCl4及数滴新制氯水，经振荡后CCl4层呈紫红色，可推出 离子不存在。
（3）另取部分溶液，向其中逐滴加入NaOH溶液，使溶液从酸性逐渐变为碱性，在滴加过程中和滴加完毕后，均无沉淀产成，则可推出 离子不存在。取部分碱性溶液加热，有气体放出，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明 离子存在。
（4）另取部分上述碱性溶液，向其中加入Na2CO3溶液，有白色沉淀生成，可推出 离子不存在。
（5）根据以上实验事实确定：该溶液中肯定存在的离子是 ；还不能肯定是否存在的离子是 。
乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
（1）已知：
| 化学键 |
C－H |
C－C |
C＝C |
H－H |
| 键能/kJ·molˉ1 |
412 |
348 |
612 |
436 |
计算上述反应的△H＝__________。
（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的压强平衡常数Kp=___________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
（3）工业上，通常在乙苯蒸汽中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：
① 掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。
② 控制反应温度为600℃的理由是____________。
（4）某研究机构用
代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；已知该工艺中还能够发生反应：
，
，据此可推知新工艺的特点有_________（填编号）。
①与
反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
② 不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③ 有利于减少积炭
④ 有利用资源利用
聚合氯化铝是新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6－n]。工业上常采用铝盐溶液部分水解制备碱式氯化铝，其工艺流程如下：
已知：高岭土：Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)及少量杂质和水。Al3＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH为5.2。根据流程图回答下列问题：
（1）写出溶解过程中反应的离子方程式________________________；
（2）加适量铝粉的主要目的是_________________________________。
（3）溶液的pH需控制在4.2～4.5的原因是__________________，__________________。
（4）“蒸发浓缩”需保持温度在90～100 ℃，控制该温度的操作名称是____________，写出该过程反应的化学方程式______________________。
金属钙线是炼制优质钢材的脱氧脱磷剂，某钙线的主要成分为金属M和Ca，并含有3.5%（质量分数）CaO。
（1）
与最活跃的非金属元素A形成化合物D，D的电子式为 ，D的沸点比A与
形成的化合物E的沸点 。
（2）配平用钙线脱氧脱磷的化学方程式：
P+ FeO+ CaO
Ca3（PO4）2+ Fe
（3）将钙线试样溶于稀盐酸后，加入过量NaOH溶液，生成白色絮状沉淀并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色M(OH)n。则金属M为______；检测Mn+的方法是_____（用离子方程式表达）。
（4）取1.6g钙线试样，与水充分反应，生成224mlH2（标准状况），再向溶液中通入适量的CO2，最多能得到CaCO3 g。