[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）
二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚(CH3OCH3)。
请回答下列问题：
（1）煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：
（2）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
① 2H2(g) + CO(g) 
CH3OH(g)△H＝－90.8 kJ·mol－1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) △H＝－23.5 kJ·mol－1
③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) △H＝－41.3 kJ·mol－1
总反应：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的 △H＝
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是：
（填字母代号）。
a．压缩体积 b．加入催化剂
c．减少CO2的浓度 d．增加CO的浓度
e．分离出二甲醚(CH3OCH3)
（3）已知反应②：2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) △H＝－23.5 kJ·mol－1
某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
| 物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
| 浓度（mol·L－1） |
0.40 |
0.6 |
0.6 |
① 比较此时正、逆反应速率的大小比较：v正v逆（填“>”、“<”或“＝”)。
②该反应的平衡常数的表达式为K=温度升高，该反应的平衡常数K
(填“增大”、“减小”或“不变”)
某温度时，在2 L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如下表所示。
1根据下表中数据，在下图中画出X、Y、Z的物质的量n随时间t变化的曲线：
| t/min |
X/mol |
Y/mol |
Z/mol |
| 0 |
1.00 |
1.00 |
0.00 |
| 1 |
0.90 |
0.80 |
0.20 |
| 3 |
0.75 |
0.50 |
0.50 |
| 5 |
0.65 |
0.30 |
0.70 |
| 9 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
| 10 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
| 14 |
0.55 |
0.10 |
0.90 |
2体系中发生反应的化学方程式是_____________；
3列式计算该反应在0～3 min时间内产物Z的平均反应速率：______________________；
4该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于________；
5如果该反应是放热反应。在该反应达到上述平衡状态时改变实验条件温度、压强、催化剂得到Z的物质的量（mol）随时间t(min)变化的曲线1、2、3如上右图所示则曲线1、2、3所对应的实验条件改变分别是：1______________，2______________，3______________。
(10分)实验室利用右图所示装置进行NaHCO3的受热分解实验。请回答：
（1）加热一段时间后，烧杯中观察到的实验现象是。
（2）实验结束时的正确操作是；理由是。
（3）NaHCO3受热分解的化学方程式：。
（4）33.6gNaHCO3受热分解放出气体在标况下的体积
(11分)有一包白色固体粉末，其中可能含有KCl、BaCl2、Cu(NO3)2、K2CO3中的一种或几种，现做以下实验：
①将部分粉末加入水中，振荡，有白色沉淀生成，过滤，溶液呈无色：
②向①的沉淀物中加入足量稀硝酸，固体完全溶解，并有气泡产生；
③取少量②的溶液，滴入稀硫酸，有白色沉淀产生；
④另取①中过滤后的溶液加入足量AgNO3溶液，产生白色沉淀。
试根据上述实验事实，回答下列问题：
(1)写出原白色粉末中一定含有的物质的化学式
(2)写出原白色粉末中一定不含有的物质的电离方程式
(3)写出下列各步变化的离子方程式：
②
④
（1）维生素C 又称“抗坏血酸”，在人体内有重要的功能。例如，能帮助人体将食物中摄取的不易吸收的Fe3+转变为易吸收的Fe2+，这说明维生素C 具有性。（填氧化性或还原性）
（2）我国古代四大发明之一的黑火药是由硫磺粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的，爆炸时的反应为：S + 2KNO3 +3C =K2S+N2↑+3CO2↑.该反应的氧化剂是，当16g 硫参加反应时，转移的电子总数为。
（3）饮用水中的NO3-对人类健康会产生危害，为了降低饮用水中NO3-的浓度，某饮用水研究人员提出，在碱性条件下用铝粉将NO3-还原为N2，其化学方程式为：10Al+6NaNO3+4NaOH＝10NaAlO2+3N2↑+2H2O。上述反应中，若有10个铝原子参与反应，则转移的电子数为个，用“双线桥法”标明反应中电子转移的方向和数目。