[化学──选修3：物质结构与性质](15分)
稀土元素是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc）和钇（Y）共17 种元素。稀土有“工业维生素”的美称，如今已成为极其重要的战略资源。
（1）钪（Sc）为21号元素，其基态原子M能层电子数为 。镝（Dy）的基态原电子排布式为[Xe]4f106s2，一个基态镝原子所含的未成对电子数为 。
（2）稀土元素最常见的化合价为+3价，但也有少数还有+4价。请根据下表中的电离能数据判断表中最有可能有+4价的元素是 。
几种稀土元素的电离能（单位：kJ·mol-1）
| 元素 |
I1 |
I2 |
I3 |
I1+I2+I3 |
I4 |
| Sc（钪） |
633 |
1235 |
2389 |
4257 |
7019 |
| Y（钇） |
616 |
1181 |
1980 |
3777 |
5963 |
| La（镧） |
538 |
1067 |
1850 |
3455 |
4819 |
| Ce（铈） |
527 |
1047 |
1949 |
3523 |
3547 |
（3）离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中，存在的作用力除离子键外还有 。
（4）Sm（钐）的单质与1，2-二碘乙烷可发生如下反应：Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为 ，1mol CH2=CH2中含有的σ键数目为 。常温下1，2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体，其主要原因是 。
（5）PrO2（二氧化镨）的晶体结构与CaF2相似，晶胞中Pr（镨）原子位于面心和顶点。则PrO2（二氧化镨）的晶胞中有 个氧原子。
（6）Ce（铈）单质为面心立方晶体，其胞参数为a=516pm。晶胞中Ce（铈）原子的配位数为 ，列式表示Ce（铈）单质的密度： g·cm-3（不必计算出结果）
有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如下实验，通过测量反应前后C、D装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。
⑴实验时，B中发生反应的化学方程式为 ， 。
⑵装置C、D中盛放的试剂分别为：C ，D （供选试剂为：浓硫酸、无水CaCl2、碱石灰）。
⑶E装置中的仪器名称是 ，它在该实验中的主要作用是 。
⑷若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量将 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
⑸反应前，在B装置中通入空气可减少实验误差，操作方法是 。
⑹若样品的质量为mg，反应后C、D的质量差分别为m1g、m2g，则该混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为： 。
棕榈科植物槟榔的干燥成熟种子可提取多种有机物，其中之一是异四氢烟酸，它具有镇痛和麻醉作用，异四氢烟酸也可通过实验室合成，其中一种合成路线如图所示：
回答下列问题：
（1）上述转化中的①、③、③、④属于取代反应的是______________（选填序号）。
（2）有机物Ⅳ中含有多种官能团，试写出两种官能团的名称_____________。
（3）有机物Ⅲ在乙醇钠作用下生成的另一种有机物是_____________。
（4）有机物Ⅷ（异四氢烟酸）可以通过加聚反应生成高分子化合物，写出该反应的
化学方程式：_____________________________________。
（5）X是有机物Ⅷ的一种同分异构体，且符合下列转化关系和条件：
写出符合此转化关系和条件的X的结构简式________________________。
已知A、B、C、D、E五种元素的核电荷数依次增大，除E为第四周期元素外，其余都是短周期元素，其中A、B、C是同一周期的非金属元素，A元素最外层电子数是内层电子数的2倍，B元素基态原子的最外层有3个未成对电子，化合物DC的晶体为离子晶体，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构，E元素的＋3价离子的3d能级为半充满状态。（答题时用ABCDE对应的元素符号表示）
（1）A的氢化物A2H2分子的空间构型为__________，其中心原子采取的杂化形式为___________，分子中含有___________个
键，__________π键。
（2）写出化合物DC的电子式_______，E原子的核外电子排布式________。
（3）由E元素形成的金属的晶胞结构如右图，则该晶胞中含有金属原子的数目为_______________。
（4）化合物E（CO）5常温下为液态，熔点为－20．5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此判断E（CO）5晶体属于__________（填晶体类型）。
如何降低大
气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2L的密闭容器中，充入1molCO2和3．25molH2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH（g）和H2O（g）的物质的量（n）随时间变化如右图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）＝__________________________.
②下列措施中一定不能使CO2的转化率增大的是________________。
| A．在原容器中再充入1molCO2 | B．在原容器中再充入1molH2 |
| C．在原容器中充入1mol氦气 | D．使用更有效的催化剂 |
E．缩小容器的容积 F．将水蒸气
从体系中分离
（2）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH＝5．6，c（H2CO3）＝1．5×10－5mol／L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3
＋H＋的电离平衡常数K＝____________。（已知：10－5.6＝2．5×10－6）。
（3）标准状况下,将4．48LCO2通入200mL1．5mol／L的NaOH溶液，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为_____________。
（4）如图是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的
结构示意图，则a处通入的是_________（填“甲醇”或
“氧气”），其电极上发生的电极反应式为_____________。
（5）已知，常温下Ksp（AgCl）＝2．0×10－10，Ksp（AgBr）＝5．4×10－13. 向BaCl2溶液中加入AgNO3和KCl，当两种沉淀共存时，溶液中c（Br－）和c（Cl－）的比值为___________。
下图为一些物质间的相互转变关系，反应①在工业上可用来生产化合物C，反应⑤在工业上可生产化合物J（Na2FeO4），反应①、②、④和⑤均是在水溶液中进行的反应．常温下，D、E、G均是气体，B是无色液体；F的水溶液可作为杀菌消毒剂；H是一种铁矿石的主要成分，它由两种元素组成，且其中铁元素的质量分数为70％。
请回答下列问题：
（1）工业上利用反应①生产化合物C，得到化合物C的电极名称是______________。
（2）化合物F中阴离子的电子式为_______________。
（3）反应②的化学方程式为____________________。
（4）反应⑤的离子方程式为_________
__________________。
（5）高铁酸钠（Na2FeO4）既能杀菌消毒又是一种“绿色环保高效”的净水剂，其原因为：
①_______________________________________________________。
②_______________________________________________________。