化学——选修3：物质结构与性质(15分)汽车作为一种现代交通-优题课

周期表前四周期的元素 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 、 $d$ 、 $e$ ，原子序数依次增大。 $a$ 的核外电子总数与其电子层数相同， $b$ 的价电子层中的未成对电子有3个， $c$ 的最外层电子数为其内层电子数的3倍， $d$ 与 $c$ 同主族， $e$ 的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：
（1） $b$ 、 $c$ 、 $d$ 中第一电离能最大的是（填元素符号）， $e$ 的价层电子轨道示意图为。
（2） $a$ 和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是（填化学式，写两种）。
（3）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是；酸根呈三角锥结构的酸是。（填化学式）
（4） $c$ 和 $e$ 形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则 $e$ 离子的电荷为。
（5）这5种元素形成的一种1:1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，阳离子呈轴向狭长的八面体结构（如图2所示）。该化合物中阴离子为，阳离子中存在的化学键类型有；该化合物加热时首先失去的组分是，判断理由是。

将海水淡化和与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺提取其他产品。
回答下列问题：
（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是（填序号）。
①用混凝法获取淡水 ②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种 ④改进钾．溴．镁的提取工艺
（2）采用"空气吹出法"从浓海水中吹出 $B r_{2}$ ，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是： $B r_{2} + N a_{2} C O_{3} + H_{2} O \to N a B r + N a B r O_{3} + 6 N a H C O_{3}$ ，吸收1 $m o l B r_{2}$ 时转移的电子为 $m o l$ 。
（3）海水提镁的一段工艺流程如下图：

浓海水的主要成分如下：

该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为，产品2的化学式为，1 $L$ 浓海水最多可得到产品2的质量为 $g$ 。
（4）采用石墨阳极．不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式。

（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第周期．第族； $P b O_{2}$ 的酸性比 $C O_{2}$ 的酸性（填"强"或"弱"）。
（2） $P b O_{2}$ 与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为。
（3） $P b O_{2}$ 可由 $P b O$ 与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为； $P b O_{2}$ 也可以通过石墨为电极， $P b (N O_{3})_{2}$ 和 $C u (N O_{3})_{2}$ 的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为，阴极上观察到的现象是；若电解液中不加入Cu(NO₃)₂，阴极发生的电极反应式为，这样做的主要缺点是。
（4） $P b O_{2}$ 在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示，已知失重曲线上的 $a$ 点为样品失重的4.0 $%$ （即样品起始质量- $a$ 点固体质量/样品起始质量×100 $%$ ）的残留固体。若 $a$ 点固体组成表示为 $P b O x$ 或 $m$ $P b O_{2}$ · $n P b O$ ，列式计算 $x$ 值和 $m : n$ 值。

在容积为1.00 $L$ 的容器中，通入一定量的 $N_{2} O_{4}$ ，发生反应 $N_{2} O_{4}$ ( $g$ )2 $N O_{2}$ ( $g$ )，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：
（1）反应的△ $H$ 0（填"大于""小于"）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60 $s$ 时段，反应速率 $v$ ( $N_{2} O_{4}$ )为 $m o l$ · $L$ ^-1· $s$ ^-1反应的平衡常数K1为。
（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为 $T$ ， $c$ ( $N_{2} O_{4}$ )以0.0020 $m o l$ · $L$ ^-1· $s$ ^-1的平均速率降低，经10 $s$ 又达到平衡。
① $T$ 100℃（填"大于""小于"），判断理由是。
②列式计算温度 $T$ 是反应的平衡常数 $K$ ₂
（3）温度 $T$ 时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向（填"正反应"或"逆反应"）方向移动，判断理由是。

合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：
$N_{2} (g) + 3 H_{2} (g)$ $2 N H_{3} (g)$ $△ H = - 92.4 K J / m o l$

一种工业合成氨的简易流程图如下：

（1）天然气中的 $H_{2} S$ 杂质常用常用氨水吸收，产物为 $N H_{4} H S$ 。一定条件下向 $N H_{4} H S$ 溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：。
（2）步骤II中制氯气原理如下：
① $C H_{4} (g) + H_{2} O (g) = C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g)$ $△ H = + 206.4 K J / m o l$

② $C O (g) + H_{2} O (g) = C O_{2} (g) + H_{2} (g)$ $△ H = - 41.2 K J / m o l$

对于反应①，一定可以提高平衡体系中 $H_{2}$ 百分含量，又能加快反应速率的是。
a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强
利用反应②，将 $C O$ 进一步转化，可提高 $H_{2}$ 产量。若1 $m o l$ $C O$ 和 $H_{2}$ 的混合气体（ $C O$ 的体积分数为20%）与 $H_{2} O$ 反应，得到1.18mol $C O$ 、 $C O_{2}$ 和 $H_{2}$ 的混合气体，则 $C O$ 转化率为。
（3）下左图表示500 ${}^{°}C$ 、60.0 $M P a$ 条件下，原料气投料比与平衡时 $N H_{3}$ 体积分数的关系。根据图中 $a$ 点数据计算 $N_{2}$ 的平衡体积分数：。
（4）依据温度对合成氨反应的影响，在下右图坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高， $N H_{3}$ 物质的量变化的曲线示意图。

（5）上述流程图中，使合成氨放出的热量得到充分利用的主要步骤是（填序号），简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：。