(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：
（i）制备合成气：CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) △H1＝＋206.0kJ/mol
（ii）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2
请回答下列问题：
（1）制备合成气：将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100℃时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H2) ＝ 。
②图中p1 p2（填“＜”、”“＞”或“＝”）。
③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2，发生反应如下：
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。
（2）合成甲醇：在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。
①应（ii）需在 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。
②据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变，
原因是 （用化学方程式表示）。
③在500℃恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。
（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) 
，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 。 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是 。
人民网2012年11月8日西宁电，青海盐湖海纳化工有限公司15万吨电石项目投产。以电石(CaC2 )为原料可生产许多重要的有机物质，电石可由CaO制得(同时还得到一种可燃性气体物质)，有关转化关系如下图所示
(1)写出制备电石及由电石生成乙炔的化学方程式为__________________、__________________。
(2)基态Ca2＋的电子排布式为______________，上面转化关系图中涉及到的元素中，电负性最大的元素是______________，第一电离能最小的元素是________________。
(3)乙炔、乙烷分子中的碳原子杂化类型分别为________________、______________，甲烷的空间构型是________________，该空间构型中，键角__________(填>、<、＝)109°28′。
(4)与CH2＝CH2相比，CH2＝CHCl属于易液化的气体，原因是___________________。
(5)假设下图是电石的晶胞，则一个晶胞中含有________个钙离子，研究表明，亚玲形C的存在，使晶胞沿一个方向拉长，则该晶胞中一个Ca2＋周围距离相等且最近的C有________个。
【化学与技术】
由黄铜矿（主要成分是CuFeS2）炼制精铜的工艺流程示意图如下：
（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转化为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式是、，反射炉内生成炉渣的主要成分是；
（2）冰铜（Cu2S和FeS互相熔合而成）含Cu量为20%～50%。转炉中将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化成Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式是、；
（3）粗铜的电解精炼如图所示。
在粗铜的电解过程中，粗铜板是图中电极（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应为；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为。
【物质结构与性质】
X、Y、Z、M、N、Q为元素周期表前四周期的六种元素。其中X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，M的内层电子数是最外层电子数的9倍，N的原子序数比M小1, Q在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题：
（1）X元素在周期表中的位置是，属区元素，它的最外层电子的电子排布图为。
（2）XZ2分子的立体结构是，YZ2分子中Y的杂化轨道类型为，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是（写分子式），理由是。
（3）含有元素N的盐的焰色反应为色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是。
（4）元素M与元素Q形成晶体结构如图所示，设其晶胞边长为a pm，则a位置与b位置之间的距离为_______pm（只要求列算式）。
、I．德国和美国科学家首先制出由20个碳原子组成的空心笼状分子C20，该笼状结构是由许多正五边形构成如图。
①C20分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；
②多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数＋面数＋棱边数＝2,
请回答： C20分子共有________个正五边形，共有________条棱边。
II.A、B、C是短周期非金属元素，核电荷数依次增大。A原子外围电子排布为ns2np2，C是地壳中含量最多的元素。D元素的核电荷数为29。请用对应的元素符号或化学式填空：
(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为________。
(2)分子(AB)2中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，每个原子最外层电子数均满足八电子，其结构式为________，1 mol该分子中含有π键的数目为________。该分子中碳原子的杂化轨道类型是__________________，该分子属于________分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)基态D原子的电子排布式为________________。
已知：CO(g)+H2O(g) 
CO2(g)+H2(g) ΔH=Q，其平衡常数随温度变化如下表所示：
| 温度/℃ |
400 |
500 |
850 |
| 平衡常数 |
9.94 |
9 |
1 |
请回答下列问题：
（1）上述反应的化学平衡常数表达式为，该反应的Q0。
（2）850℃时在体积为10L反应器中，通入一定量的CO和H2O(g)，发生上述反应，CO和H2O(g)浓度变化如图所示，则0~4min时平均反应速率v(CO)=。
（3）若在500 ℃时进行，且CO、H2O(g)的起始浓度均为0.020mol/L，该条件下，CO的最大转化率为。
（4）若在850℃时进行，设起始时CO和H2O(g)共为1mol，其中水蒸气的体积分数为x平衡时CO的转化率为y，试推导y随x变化的函数关系式为。
（5）某电化学装置可实现2CO2=2CO+O2的转化，使CO重复使用。已知该反应的阳极应为4OH--4e-=2H2O+O2，则阴极反应式为。
（6）有人提出可以设计反应2CO=2C+O2(ΔH>0)来消除CO的污染，请判断上述反应能否发生(填“可能”或“不可能”)，理由是。