(13分)X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素，原子序数依次增大，其结构或性质信息如下表:
| 元素 |
结构或性质信息 |
| X |
其原子最外层电子数是内层电子数的2倍 |
| Y |
基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1 |
| Z |
非金属元素，其单质为固体，在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰 |
| M |
单质在常温、常压下是气体。基态原子的M层上有1个未成对的p电子 |
| Q |
其与X形成的合金为目前用量最多的金属材料 |
（1）Q元素基态原子的电子排布式是:____________。
（2）比较Y元素与氧元素的第一电离能:____>____;X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其分子中的
键和
键数目之比为:_____。
（3）写出实验室制备M单质的离子方程式:_____。
（4）M的气态氢化物和氟化氢相比(写化学式):
稳定性强的是_____________，其原因是_____________________；
沸点高的是_____________，其原因是_____________________。
某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行探究。
(1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：
| 实验步骤 |
实验现象 |
| 将打磨过的铝片(过量)放入一定浓度的CuCl2溶液中 |
产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色 |
| 反应结束后分离出溶液备用 |
|
| 红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中 |
一段时间后固体由红色变为绿色[设其主要成分为Cu2(OH)2CO3] |
按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式)
置换反应______________________________________________________；
化合反应______________________________________________________。
(2)用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是________________________。
解释此现象的离子方程式是______________________________________。
(3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。
①用铝与软锰矿炼锰的原理是(用化学方程式来表示)________________________。
②MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将适量MnO2加入酸化的H2O2溶液中，MnO2溶解产生Mn2＋，该反应的离子方程式是_____________________________________。
下列转化关系中，X、Y是生活中用途广泛的两种金属单质，A、B是氧化物，A呈红棕色，C、D、E是中学常见的三种化合物。分析转化关系回答问题：
(1)请写出反应①的化学方程式_____________________________________。
(2)检验D溶液中Y离子的方法是__________________________________。
(3)若试剂a是NaOH溶液，写出单质X与NaOH溶液反应的离子方程式______________________________。
(4)若试剂b是H2SO4，工业上用E、H2SO4和NaNO2为原料制取高效净水剂Y(OH)SO4，已知还原产物为NO，则该反应的化学方程式是________________________________________。
(5)工业上电解熔融的B制取X时，若阳极产生的气体在标准状况下的体积为33.6 m3，则阴极产物的质量为________kg。
锌(Zinc)是第四“常见”的金属，仅次于铁、铝及铜，在现代工业中对于电池制造有不可磨灭的贡献。
Ⅰ.湿法炼锌
某种冶炼过程可用下图简略表示
(1)ZnS焙烧反应的化学方程式为___________________________________。
(2)电解过程中析锌一极的电极反应式为_____________________________。
(3)氧化锌像氧化铝一样，属于两性氧化物，则氧化锌与氢氧化钠反应的离子方程式为_______________________________________________________。
(已知：“锌酸”的化学式可写成H2[Zn(OH)4])
Ⅱ.锌电池
用锌作负极的电池生活中随处可见，如锌锰干电池、锌锰碱性电池、锌空电池等。
(4)锌锰碱性电池，以二氧化锰为正极，锌粒为负极，氢氧化钾溶液为电解液。其具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
碱性电池中，负极锌由片状改变成粒状的优点是__________________________；正极反应式为________________________
(5)新型锌空电池(如图)与锂电池相比，锌空气充电电池的储存电量是它的三倍，成本是锂电池的一半，并且完全没有过热爆炸的安全隐患。该电池的总反应为2Zn＋O2===2ZnO，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为________________________________________。
若以该电池为电源，用惰性电极电解硝酸银溶液，为保证阴极有10.8 g银析出，至少需要________L空气(折算成标准状况)进入该电池。
(1)[2013·四川理综，11(4)]以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2该电池反应的化学方程式是______________________________。
(2)[2013·重庆理综，11(2)]化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化学法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3—的原理如图所示。
①电源正极为__________(填A或B)，阴极反应式为__________________。
②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为__________克。
(3)[2013·新课Ⅱ，36(1)]锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图所示。
回答下列问题：
普通锌锰电池放电时发生的主要反应为
Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH
①该电池中，负极材料主要是________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是_____________________________________________。
②与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是________________。
电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：
(1)以铜为阳极，以石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为__________________，阴极反应式为________。
(2)某同学设计如图所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是____________(填序号)。
a．②区铜片上有气泡产生
b．③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
c．最先观察到变成红色的区域是②区
d．②区和④区中铜片的质量均不发生变化
(3)最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2O
CH3CH2OH＋CH3COOH
实验室中，以一定浓度的乙醛Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__________(填化学式)，电极反应式为____________________。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3 000 mg·L－1的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。