【化学——选修3：物质结构与性质】
W、M、X、Y、Z是周期表前36号元素中的五种常见元素，其原子序数依次增大。W的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代；M的氧化物是导致酸雨的主要物质之一。X的某一种单质是大气污染物监测物之一；Y的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态；Z能形成红色的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。
（1）Y3＋基态的电子排布式可表示为 。
（2）MX3－的空间构型 （用文字描述）。
（3）M可形成多种氢化物，其中MH3的碱性强于M2H4的原因是___________________
_______________________________________________________________________。
（4）根据等电子原理，WX分子的结构式为 。
（5）1 mol WX2中含有的σ键数目为 。
（6）H2X分子中X原子轨道的杂化类型为 。
（7）向Z2+的溶液中加入过量NaOH溶液，可生成Z的配位数为4的配位离子，写出该配位离子的结构式 。
【化学——选修3：物质结构与性质】决定物质性质的重要因素是物质结构。请回答下列问题：
（1）已知A和B为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
| 电离能/kJ·mol－1 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
| A |
578 |
1817 |
2745 |
11578 |
| B |
738 |
1451 |
7733 |
10540 |
A通常显____价，A的电负性______B的电负性（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）紫外光的光子所具有的能量约为399 kJ·mol－1。根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息，说明人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因___________；组成蛋白质的最简单的氨基酸中的碳原子杂化类型是 ；
| 共价键 |
C－C |
C－N |
C－S |
| 键能/ kJ·mol－1 |
347 |
305 |
259 |
（3）实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似（如图所示），已知3种离子晶体的晶格能数据如下表：
| 离子晶体 |
NaCl |
KCl |
CaO |
| 晶格能/kJ·mol－1 |
786 |
715 |
3401 |
则该4种离子晶体（不包括NaCl）熔点从高到低的顺序是：_______________；其中MgO晶体中一个Mg2＋周围和它最邻近且等距离的Mg2＋有 个。
（4）[LiC60]PF6与NaCl具有类似的晶胞结构（[LiC60]＋表示1个Li＋位于1个C60内部）。[LiC60]PF6晶体中包含的化学键有_____________（填字母）；
A．金属键
B．离子键
C．极性键
D．非极性键
E．范德华力
已知[LiC60]PF6晶体晶胞边长为a nm，计算[LiC60]PF6晶体的密度为_______g/cm3（用含a、NA的式子表示）。
【化学选修——2：化学与技术】水处理技术在生产、生活中应用广泛。
（1）根据水中Ca2＋、Mg2＋的多少，把天然水分为硬水和软水，硬水必须经过软化才能使用。
①硬水软化的方法通常有___________、__________和离子交换法。离子交换树脂使用了一段时间后，逐渐由NaR型变为CaR2（或MgR2）型，而失去交换能力。把CaR2（或MgR2）型树脂置于____中浸泡一段时间，便可再生。
②当洗涤用水硬度较大时，洗衣粉与肥皂相比，_______洗涤效果较好，原因是_______________。
（2）工业上常用绿矾做混凝剂除去天然水中含有的悬浮物和胶体，为了达到更好的效果，要将待处理的水pH调到9左右，再加入绿矾。请解释这一做法的原因：__________。（用必要的离子方程式和文字描述）。
（3）最近我国某地苯胺大量泄漏于生活饮用水的河道中，当地采取的应急措施之一是向河水中撒入大量的活性炭，活性炭的作用是___________________。
【原创】CO、CO2、H2、H2O、CH4等物质是常见的基础化学物质，这些物质与人类的生产、生活有密切关系。科研人员深入研究这些物质，应用它们合成CH3OH、CH3CH2OH、CH3OCH3等已经实现。
（1）实现反应CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g）△H，对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义。
已知：2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）△H＝—566kJ/mol
2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）△H＝—484kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g）△H＝—802kJ/mol
则反应CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）的△H＝________；
（2）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种不同温度下发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。
①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI_____KⅡ（填“＞”或“=”或“＜”）；
②一定温度下，此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态依据的是_____。
a．容器中压强不变b．H2的体积分数不变
c．c（H2）=3c（CH3OH） d．2个C=O断裂的同时有6个H—H断裂
③若在一定温度时，将lmol CO2和2mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应5min后达到平衡，CO2的转化率为60%，则用氢气表示的反应速率为_________，该温度下的平衡常数为_________；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是____________。
a．升高温度
b．增加CO2的量
c．充入He，使体系总压强增大
d．按原比例再充入CO2和H2
（3）某甲醇燃料电池原理如图所示：，则N电极是______极（填“正”或“负”），M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
实验室常用苯甲醛在浓氢氧化钠溶液中制备苯甲醇和苯甲酸，反应如下：
已知：
①苯甲酸在水中的溶解度为：0.18g（4℃）、0.34g（25℃）、0.95g（60℃）、6.8g（95℃）。
②乙醚沸点34.6℃，密度0.7138，易燃烧，当空气中含量为1.83～48.0％时易发生爆炸。
③石蜡油沸点高于250℃；④苯甲醇沸点为205.3℃。
实验步骤如下：
①向图l所示装置中加入8g氢氧化钠和30mL水，搅拌溶解。稍冷，加入10 mL苯甲醛。开启搅拌器，调整转速，使搅拌平稳进行。加热回流约40 min。
②停止加热，从球形冷凝管上口缓缓加入冷水20 mL，摇动均匀，冷却至室温。然后用乙醚萃取三次，每次10 mL。水层保留待用。合并三次萃取液，依次用5 mL饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤，10 mL 10％碳酸钠溶液洗涤，10 mL水洗涤，然后分液，将水层弃去，所得醚层进行实验步骤③。
③将分出的醚层，倒入干燥的锥形瓶中，加无水硫酸镁，注意锥形瓶上要加塞。将锥形瓶中溶液转入图2 所示的蒸馏装置，先缓缓加热，蒸出乙醚；蒸出乙醚后必须改变加热方式、冷凝方式，继续升高温度并收集205℃～206℃的馏分得产品A。
④将实验步骤②中保留待用的水层慢慢地加入到盛有30 mL浓盐酸和30 mL水的混合物中，同时用玻璃棒搅拌，析出白色固体。冷却，抽滤，得到粗产品，然后提纯得产品B。
根据以上步骤回答下列问题：
（1）步骤②萃取时用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒外，还需 （仪器名称）。
（2）步骤②中饱和亚硫酸氢钠溶液洗涤是为了除去 ，而用碳酸钠溶液洗涤是为了除去醚层中极少量的苯甲酸。醚层中少量的苯甲酸是从水层转移过来的，请用离子方程式说明其产生的原因 。
（3）步骤③中无水硫酸镁的作用是 ，锥形瓶上要加塞的原因是 ，产品A为 。
（4）步骤③中蒸馏除去乙醚的过程中采用的加热方式为 ；蒸馏得产品A的加热方式是 。
（5）步骤④中提纯产品B时所用到的实验方法为_______。
二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
①CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）△H 1=－90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H 2=－23.5 kJ·mol-1
③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H 3=－41.2kJ·mol-1
回答下列问题：
（1）则反应3H2（g）＋3CO（g）CH3OCH3（g）＋CO2（g）的△H＝ kJ·mol-1。
（2）下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有 。
A．使用过量的COB．升高温度C．增大压强
（3）反应③能提高CH3OCH3的产率，原因是 。
（4）将合成气以n（H2）/n（CO）=2通入1L的反应器中，一定条件下发生反应：
4H2（g）+2CO（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是 。
A．△H<0
B．P1<P2<P3
C．若在P3和316℃时，起始n（H2）/n（CO）=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％
（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n（Mn）/n（Cu）约为 时最有利于二甲醚的合成。
（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为 。
（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，
CH3HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是 。