有A、B、C、D、E、R六种短周期元素，其元素特征信息如下表-优题课

光气（ $C O C l_{2}$ ）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下 $C O$ 与 $C l_{2}$ 在活性炭催化下合成。
（1）实验室常用来制备氯气的化学方程式为

（2）工业上利用天然气（主要成分为 $C H_{4}$ ）与 $C O_{2}$ 进行高温重整制备 $C O$ ，已知 $C H_{4}$ 、 $H_{2}$ 、和 $C O$ 的燃烧热（ $Δ H$ ）分别为-890.3 $k J \cdot m o l^{- 1}$ 、-285.8 $k J \cdot m o l^{- 1}$ 和-283.0 $k J \cdot m o l^{- 1}$ ，则生成1 $m^{3}$ （标准状况） $C O$ 所需热量为

（3）实验室中可用氯仿（ $C H C l_{3}$ ）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为

（4） $C O C l_{2}$ 的分解反应为 $C O C l_{2} (g = C l_{2} (g) + C O （ g ） Δ H = + 108 k J \cdot m o l^{- 1}$ 。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10 $m i n$ 到14 $m i n$ 的 $C O C l_{2}$ 浓度变化曲线未示出）：

①计算反应在第8 $m i n$ 时的平衡常数 $K$ =

②比较第2 $m i n$ 反应温度 $T$ （2）与第8 $m i n$ 反应温度 $T$ （8）的高低： $T$ （2） $T$ （8）
（填"<"、">"或"="），
③若12 $m i n$ 时反应于温度 $T$ （8）下重新达到平衡，则此时 $c (C O C l_{2} ）$ = $k J \cdot m o l^{- 1}$ ；
④比较产物 $C O$ 在2-3 $m i n$ 、5-6 $m i n$ 和12-13 $m i n$ 时平均反应速率（平均反应速率分别以v（2-3）、v（5-6）、v（12-13））的大小

⑤比较反应物 $C O C l_{2}$ 在5-6 $m i n$ 和15-16 $m i n$ 时平均反应速率的大小：v（5-6）v（15-16）（填"<"、">"或"="），原因是

铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
（1）要确定铁的某氯化物 $F e C l_{x}$ 的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 $g$ 的 $F e C l_{x}$ 样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和 $O H^{-}$ 的阴离子交换柱，使 $C l^{-}$ 和 $O H^{-}$ 发生交换。交换完成后，流出溶液的 $O H^{-}$ 用0.40 $m o l / L$ 的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 $m l$ 。计算该样品中氯的物质的量，并求出 $F e C l_{x}$ 中 $x$ 值：（列出计算过程）；
（2）现有一含有 $F e C l_{2}$ 和 $F e C l_{3}$ 的混合物样品，采用上述方法测得 $n (F e) : n (C l)$ =1:2.1，则该样品中 $F e C l_{3}$ 的物质的量分数为。在实验室中， $F e C l_{2}$ 可用铁粉和盐酸反应制备， $F e C l_{3}$ 可用铁粉和反应制备；
（3） $F e C l_{3}$ 与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为

（4）高铁酸钾（ $K_{2} F e O_{4}$ ）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。 $F e C l_{3}$ 与 $K C l O$ 在强碱性条件下反应可制取 $K_{2} F e O_{4}$ ，其反应的离子方程式为与 $M n O_{2} - Z n$ 电池类似， $K_{2} F e O_{4}$ - $Z n$ 也可以组成碱性电池， $K_{2} F e O_{4}$ 在电池中作为正极材料，其电极反应式为，该电池总反应的离子方程式为。

揖选做题铱本题包括 $A$ 、 $B$ 两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按 $A$ 小题评分。
A．一项科学研究成果表明，铜锰氧化物( $C u M n_{2} O_{4}$ )能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛( $H C H O$ )。
(1)向一定物质的量浓度的 $C u (N O_{3})_{2}$ 和 $M n (N O_{3})_{2}$ 溶液中加入 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得 $C u M n_{2} O_{4}$ 。
① $M n^{2 ＋}$ 基态的电子排布式可表示为。
② $N {O_{3}}^{-}$ 的空间构型是(用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下， $C O$ 被氧化为 $C O_{2}$ ， $H C H O$ 被氧化为 $C O_{2}$ 和 $H_{2} O$ 。
①根据等电子体原理， $C O$ 分子的结构式为。
② $H_{2} O$ 分子中O 原子轨道的杂化类型为。
③1 $m o l$ $C O_{2}$ 中含有的σ键数目为。
(3) 向 $C u S O_{4}$ 溶液中加入过量 $N a O H$ 溶液可生成 $[C u (O H)_{4}]^{2 -}$ 。不考虑空间构型， $[C u (O H)_{4}]^{2 -}$ 的结构可用示意图表示为。

铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：
$A l_{2} O_{3} (s) + A l C 1_{3} (g) + 3 C (s) = 3 A l C l (g) + 3 C O (g)$ $△ H = " a " k J \cdot m o l^{－ 1}$
$3 A l C l (g) = 2 A l (l) + A l C 1_{3} (g)$ $△ H = " b " k J \cdot m o l^{－ 1}$
①反应 $A l_{2} O_{3} (s) + 3 C (s) = 2 A l (l) + 3 C O (g)$ 的 $△ H$ =kJ·mol^－1(用含 $a$ 、 $b$ 的代数式表示)。
② $A l_{4} C_{3}$ 是反应过程中的中间产物。 $A l_{4} C_{3}$ 与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃) 的化学方程式为。
(2)镁铝合金( $M g_{17} A l_{12}$ )是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的 $M g$ 、 $A l$ 单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为 $M g_{17} A l_{12} + 17 H_{2} = 17 M g H_{2} + 12 A l$ 。得到的混合物 $Y$ ( $17 M g H_{2} + 12 A l$ )在一定条件下可释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金( $M g_{17} A l_{12}$ )时通入氩气的目的是。
②在 $6.0 m o l \cdot L^{- 1} H C l$ 溶液中，混合物 $Y$ 能完全释放出 $H_{2}$ 。1 mol $M g_{17} A l_{12}$ 完全吸氢后得到的混合物 $Y$ 与上述盐酸完全反应，释放出 $H_{2}$ 的物质的量为。
③在 $0.5 m o l \cdot L^{- 1} N a O H$ 和 $1.0 m o l \cdot L^{- 1} M g C l_{2}$ 溶液中，如图混合物 $Y$ 均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的 $X^{－}$ 射线衍射谱图如图所示( $X^{－}$ 射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。在上述 $N a O H$ 溶液中，混合物 $Y$ 中产生氢气的主要物质是(填化学式)。

(3)铝电池性能优越， $A l - A g O$ 电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为。

废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽( $C u$ 、 $Z n$ 总含量约为99%)回收 $C u$ 并制备 $Z n O$ 的部分实验过程如下：

(1)①铜帽溶解时加入 $H_{2} O_{2}$ 的目的是(用化学方程式表示)。②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的 $H_{2} O_{2}$ 除去。除去 $H_{2} O_{2}$ 的简便方法是。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为 $Z n$ 、 $Z n O$ ，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去 $H_{2} O_{2}$ 后溶液中 $C u^{2 +}$ 的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有 $C u^{2 +}$ 的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液 $P H$ =3~4，加入过量的 $K I$ ，用 $N a_{2} S_{2} O_{3}$ 标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：摇摇 $2 C u^{2 +} + 4 I^{-} = I_{2} + 2 C u I$ (白色)↓ $2 S_{2} {O_{3}}^{2 -} + I_{2} = 2 I^{-} + S_{4} {O_{6}}^{2 -}$

①滴定选用的指示剂为，滴定终点观察到的现象为。
②若滴定前溶液中的 $H_{2} O_{2}$ 没有除尽，所测定的 $C u^{2 +}$ 含量将会(填"偏高"、"偏低"或"不变")。
(3)已知 $P H$ >11 时 $Z n (O H)_{2}$ 能溶于NaOH溶液生成 $[Z n (O H)_{4}]^{2 -}$ 。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的 $P H$ (开始沉淀的 $P H$ 按金属离子浓度为1. 0 $m o l / L$ 计算)。

	开始沉淀的 $P H$	沉淀完全的 $P H$
$F e^{3 +}$	1. 1	3. 2
$F e^{2 +}$	5. 8	8. 8
$Z n^{2 +}$	5. 9	8. 9

实验中可选用的试剂：30% $H_{2} O_{2}$ 、1. 0 $m o l / L H N O_{3}$ 、1. 0 $m o l / L N a O H$ 。由除去铜的滤液制备 $Z n O$ 的实验步骤依次为：①；②；③过滤；④；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。

元素编号	元素特征信息
A	其单质是密度最小的物质
B	其阴离子带两个单位的负电荷，单质是空气主要成分之一
C	其阳离子与B的阴离子具有相同的电子层结构，其原子的最外层电子数是次外层的1/4
D	其氢氧化物和氧化物都有两性，且与C同周期
E	与C同周期，其原子半径在该周期最小
R	有多种化合价，其最高正价为+6价