X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素，X和Y同主族，Y和-优题课

铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
(1)真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：
$A l_{2} O_{3} (s) + A l C 1_{3} (g) + 3 C (s) = 3 A l C l (g) + 3 C O (g)$ $△ H = " a " k J \cdot m o l^{－ 1}$
$3 A l C l (g) = 2 A l (l) + A l C 1_{3} (g)$ $△ H = " b " k J \cdot m o l^{－ 1}$
①反应 $A l_{2} O_{3} (s) + 3 C (s) = 2 A l (l) + 3 C O (g)$ 的 $△ H$ =kJ·mol^－1(用含 $a$ 、 $b$ 的代数式表示)。
② $A l_{4} C_{3}$ 是反应过程中的中间产物。 $A l_{4} C_{3}$ 与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃) 的化学方程式为。
(2)镁铝合金( $M g_{17} A l_{12}$ )是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的 $M g$ 、 $A l$ 单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为 $M g_{17} A l_{12} + 17 H_{2} = 17 M g H_{2} + 12 A l$ 。得到的混合物 $Y$ ( $17 M g H_{2} + 12 A l$ )在一定条件下可释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金( $M g_{17} A l_{12}$ )时通入氩气的目的是。
②在 $6.0 m o l \cdot L^{- 1} H C l$ 溶液中，混合物 $Y$ 能完全释放出 $H_{2}$ 。1 mol $M g_{17} A l_{12}$ 完全吸氢后得到的混合物 $Y$ 与上述盐酸完全反应，释放出 $H_{2}$ 的物质的量为。
③在 $0.5 m o l \cdot L^{- 1} N a O H$ 和 $1.0 m o l \cdot L^{- 1} M g C l_{2}$ 溶液中，如图混合物 $Y$ 均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质的 $X^{－}$ 射线衍射谱图如图所示( $X^{－}$ 射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。在上述 $N a O H$ 溶液中，混合物 $Y$ 中产生氢气的主要物质是(填化学式)。

(3)铝电池性能优越， $A l - A g O$ 电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为。

废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽( $C u$ 、 $Z n$ 总含量约为99%)回收 $C u$ 并制备 $Z n O$ 的部分实验过程如下：

(1)①铜帽溶解时加入 $H_{2} O_{2}$ 的目的是(用化学方程式表示)。②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的 $H_{2} O_{2}$ 除去。除去 $H_{2} O_{2}$ 的简便方法是。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为 $Z n$ 、 $Z n O$ ，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去 $H_{2} O_{2}$ 后溶液中 $C u^{2 +}$ 的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有 $C u^{2 +}$ 的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液 $P H$ =3~4，加入过量的 $K I$ ，用 $N a_{2} S_{2} O_{3}$ 标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：摇摇 $2 C u^{2 +} + 4 I^{-} = I_{2} + 2 C u I$ (白色)↓ $2 S_{2} {O_{3}}^{2 -} + I_{2} = 2 I^{-} + S_{4} {O_{6}}^{2 -}$

①滴定选用的指示剂为，滴定终点观察到的现象为。
②若滴定前溶液中的 $H_{2} O_{2}$ 没有除尽，所测定的 $C u^{2 +}$ 含量将会(填"偏高"、"偏低"或"不变")。
(3)已知 $P H$ >11 时 $Z n (O H)_{2}$ 能溶于NaOH溶液生成 $[Z n (O H)_{4}]^{2 -}$ 。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的 $P H$ (开始沉淀的 $P H$ 按金属离子浓度为1. 0 $m o l / L$ 计算)。

	开始沉淀的 $P H$	沉淀完全的 $P H$
$F e^{3 +}$	1. 1	3. 2
$F e^{2 +}$	5. 8	8. 8
$Z n^{2 +}$	5. 9	8. 9

实验中可选用的试剂：30% $H_{2} O_{2}$ 、1. 0 $m o l / L H N O_{3}$ 、1. 0 $m o l / L N a O H$ 。由除去铜的滤液制备 $Z n O$ 的实验步骤依次为：①；②；③过滤；④；⑤过滤、洗涤、干燥；⑥900℃煅烧。

(12 分)硫酸钠-过氧化氢加合物( $x N a_{2} S O_{4} \cdot y H_{2} O_{2} \cdot z H_{2} O$ )的组成可通过下列实验测定：①准确称取1. 7700 $g$ 样品，配制成100. 00 $m L$ 溶液A。②准确量取25. 00 $m L$ 溶液 $A$ ，加入盐酸酸化的 $B a C l_{2}$ 溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0. 5825 $g$ 。③准确量取25. 00 $m L$ 溶液 $A$ ，加适量稀硫酸酸化后，用0. 02000 $m o l \cdot L^{- 1}$ $ K M n O_{4}$ 溶液滴定至终点，消耗 $ K M n O_{4}$ 溶液25. 00 mL。 $H_{2} O_{2}$ 与 $ K M n O_{4}$ 反应的离子方程式如下： $2 M n {O_{4}}^{-} + 5 H_{2} O_{2} + 6 H^{＋} = 2 M n^{2 ＋} + 8 H_{2} O + 5 O_{2} ↑$

(1)已知室温下 $B a S O_{4}$ 的 $K_{s p}$ =1.1×10^-10，欲使溶液中 $c (S {O_{4}}^{2 －})$ ≤1.0×10^-6 $m o l \cdot L^{- 1}$ ¹，应保持溶液中 $c (S {O_{4}}^{2 －})$ ≤1. 0×10^-6 $m o l \cdot L^{- 1}$ ，应保持溶液中 $c (B a^{2 ＋})$ ≥ $m o l \cdot L^{- 1}$ 。
(2)上述滴定若不加稀硫酸酸化， $M n {O_{4}}^{-}$ 被还原为 $M n O_{2}$ ，其离子方程式为。
(3)通过计算确定样品的组成(写出计算过程)。

合成氨的流程示意图如下：

回答下列问题：
（1）工业合成氨的原料是氮气和氢气。氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是，；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式，；
（2）设备A中含有电加热器，触媒和热交换器，设备A的名称是，其中发生的化学反应方程式为；
（3）设备B的名称是，其中m和n是两个通水口，入水口是（填"m"或"n"）。不宜从相反方向通水的原因是；
（4）设备C的作用是；
（5）在原料气制备过程中混有的CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过以下反应来实现：
$C O (g) + H_{2} O (g) ⇌ C O_{2} (g) + H_{2} (g)$

已知1000K时该反应的平衡常数 $K = 0.627$ ，若要使 $C O$ 的转化率超过90%，则起始物中的 $c (H_{2} O) : c (C O)$ 不低于。

铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题：
(1)铜原子基态电子排布式为；
(2)用晶体的 $x$ 射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361 $p m$ 。又知铜的密度为9.00 $g / c m^{3}$ ，则铜晶胞的体积是 $c m^{3}$ 、晶胞的质量是 $g$ ，阿伏加德罗常数为(列式计算，己知 $A r (C u)$ =63.6)；
(3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构(如下图)， $a$ 位置上 $C l$ 原子的杂化轨道类型为。已知其中一种化合物的化学式为 $K C u C l_{3}$ ，另一种的化学式为；

(4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是，反应的化学方应程式为。