[化学——选修3：物质结构与性质](15分)硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为______，该能层具有的原子轨道数为_____、电子数为____。
（2）硅主要以硅酸盐、______等化合物的形式存在于地壳中。
（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以______相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献______个原子。
（4）单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为______________________。
（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
| 化学键 |
C—C |
C—H |
C一O |
Si—Si |
Si—H |
Si一O |
| 键能／(kJ·mol－1) |
356 |
413 |
336 |
226 |
318 |
452 |
①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是_____________。
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是__________________________。
（6）在硅酸盐中，SiO44－四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为__________。Si与O的原子数之比为__________________。
(15分)甲醇是重要的化工原料，在化工生产中有广泛的应用。
（1）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢反应生成H2和甲酸甲酯(HCOOCH3)、再分解生成CO和CH3OH。写出相应反应的化学方程式：。
（2）利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后可将H2与C02转化为甲醇。已知：
光催化制氢：2H20（1）=2H2(g)＋O2(g)
H=＋571．5 kJ·mol－1
H2与C02耦合反应：3H2(g)十CO2(g)=CH3OH（1）＋H20（1）H= 一137．8 kJ·mol－1
则反应：2H2O（1）＋C02(g)=CH30H(l)＋3/202(g)的H=kJ·mol－1
（3）已知反应：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)H=Q
在20 L的密闭容器中，按物质的量之比1：2充入CO和H2，测得CO的转化率随温度及压强的变化如下图所示，P2及195 ℃时n(H2)随时间的变化如表所示。
①O～3 min，平均速率V(CH3OH)=，Q0(填“＜”“=”或“＞”)。
②图中压强(P1、P2)的大小顺序为，理由是。
③在P2及195 ℃时，该反应的平衡常数K=。
(14分)亚硝酸(HN02)在工业上用于有机合成，既具有氧化性又具有还原性，而且氧化性比还原性突出得多。回答下列问题：
（1）亚硝酸是一种中强酸，写出其电离方程式。
（2）HNO2及NaN02均可将溶液中的I－氧化为I2，这个反应可用于分析测定。
①HNO2中，N元素的化合价为。
②在酸性条件下，NaN02与KI按物质的量之比l：1恰好完全反应，含氮产物为(填化学式)。
③要得到稳定的HN02溶液，可以往冷的浓NaN02溶液中加入或通入某种物质，下列物质中不适合使用的
是(填序号)。
a．磷酸
b．二氧化碳
c．稀硫酸
d．二氧化硫
e．次氯酸
（3）HNO2的工业制法是：将二氧化氮和一氧化氮的混合物溶解在接近零度的水中，即生成亚硝酸的水溶液。写出该反应的化学方程式：。
（4）亚硝酸盐对人体健康的损害不亚于农药。可采用电解法除去。电解含Ce3＋、NO2－的废水除去NO2－，其次是再生Ce4＋，其原理如图所示。
①Ce4＋从电解槽的(填字母序号)口流出。
②写出阴极的电极反应式。
Ⅰ.工业上可用煤制天然气，生产过程中有多种途径生成CH4。写出CO2与H2反应生成 CH4和H2O的热化学方程式。
已知：① CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)ΔH＝－41kJ·mol－1
② C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH＝－73kJ·mol－1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g)ΔH＝－171kJ·mol－1
Ⅱ.电子产品产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某化学兴趣小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
按要求回答下列问题：
（1）滤渣1中存在的金属有____________。
（2）已知沉淀物的pH如下表：
| 氢氧化物开始沉淀时的pH |
氢氧化物沉淀完全时的pH |
|
| Fe2+ |
7.0 |
9.0 |
| Fe3+ |
1.9 |
3.7 |
| Cu2+ |
4.9 |
6.7 |
| Al3+ |
3.0 |
4.4 |
①则操作②中X物质最好选用的是___________（填编号）
a．酸性高锰酸钾溶液b．漂白粉c．氯气d．双氧水
②理论上应控制溶液pH的范围是________________________。
（3）用一个离子方程式表示在酸浸液中加入适量铝粉的反应：________________
（4）由CuSO4·5H2O制备CuSO4时，应把CuSO4·5H2O放在（填仪器名称）中加热脱水。
（5）现在某些电器中使用的高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O
3Zn（OH）2 + 2Fe（OH）3 + 4KOH，
该电池放电时负极反应式为，每有1mol K2FeO4被还原，转移电子的物质的量为，充电时阳极反应式为。
Fe2＋和I－是两种常见的还原性离子。
（1）向FeSO4溶液中滴加氯水，溶液由浅绿色变成黄色，反应的离子方程式为_____________；
向KI溶液中滴加氯水，溶液由无色变成黄色，反应的离子方程式为_________________。
（2）请以FeSO4溶液、KI溶液、氯水为试剂探究Fe2＋和I－的还原性强弱。
①提出假设：假设1：Fe2＋还原性强于I－；假设2：_____________________________
②设计实验方案，写出实验步骤、预期现象和结论。其他限选试剂：3 mol·L－1 H2SO4、0.01 mol·L－1 KMnO4、20% KSCN、3%H2O2、淀粉溶液、紫色石蕊溶液。
| 实验步骤 |
预期现象与结论 |
| 步骤1：取2mLFeSO4溶液和2mLKI溶液混合于试管中，再___________ |
现象：溶液变成黄色。结论：可能是生成了Fe3+、也可能是生成了I2。 |
| 步骤2：___________________________ |
（3）利用（2）②中提供的试剂证明碘与铁的化合物中铁显＋2价，实验操作和现象是：
取少量样品溶于水，______________________________________________________。
Ⅰ.已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、6，且都含有18个电子，B、C是由两种元素的原子组成，且分子中两种原子的个数比均为1:2。D是一种有毒的有机物。
（1）组成A分子的原子的元素符号是；
（2）从B分子的立体结构判断，该分子属于分子（填“极性”或“非极性”）；
（3）C分子中都包含_______个σ键，_______个π键；（2分,每空1分）
（4）D的熔、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是（须指明D是何物质）：
______________________________________________________。
Ⅱ.CO的结构可表示为C≡O，N2的结构可表示为N≡N。
（5）下表是两者的键能数据：（单位：kJ/mol）
| A－B |
A=B |
A≡B |
|
| CO |
357.7 |
798.9 |
1071.9 |
| N2 |
154.8 |
418.4 |
941.7 |
结合数据说明CO比N2活泼的原因：________________________________。
Ⅲ．（6）基态Ni原子的核外电子排布式为。
IV．（7）Cu3N的晶胞结构如图，N3-的配位数为__________。