(17分)金属作为一种能源受到越来越多的关注。
（1）起始阶段，金属主要作为燃料的添加剂。如航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作为固体燃料，加热铝粉使其氧化并放出大量热量，促使混合物中另一种燃料分解：4NH4ClO4
6H2O↑+2N2↑+4HCl↑+5O2↑，在该反应中还原产物与氧化产物的物质的量比为_______，每有1molNH4ClO4分解，转移电子的物质的量为__________。
（2）随着研究的深入，金属燃料直接作为能源出现。
①铁和铝的燃烧可以提供大量能量。
已知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H 1；3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) △H 2
则相同质量的铝和铁完全燃烧，铝提供能量是铁提供能量的_____倍(用△H 1和△H 2表示)。
②关于金属燃料的下列说法错误的是________
a．较易控制金属燃烧后产物，减少对环境的污染
b．镁可以通过与二氧化碳的反应，达到既节能又减碳的效果
c．将金属加工为纳米金属时，表面积增大更容易燃烧
d．电解法冶炼镁铝的技术比较成熟，制取的镁铝可作为燃料用于发电
（3）相比金属燃料来讲，将金属中的化学能转化为电能在现在得到了更为广泛的应用。
①下图为某银锌电池的装置图，则该装置工作时，负极区pH______(填“增大”、“减小”或“不变)，正极反应式为__________________。
②一种新型电池是以Li2FeSiO4、嵌有Li的石墨为电极，含Li+的导电固体为电解质，放、充电的总反应式可表示为Li+LiFeSiO4
Li2FeSiO4。放电时，Li+向________(填“正”或“负”)极移动；充电时，每生成1mol LiFeSiO4转移_________mol电子。
碳和碳的化合物在人类生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。
已知：①2CH4（g）+3O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）；△H1= —1214kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H2= —566kJ/mol
则反应CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）的△H=。
（2）①将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。其正极电极反应式是：。
②某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是（填序号）
A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H+ + 2e－→H2↑
③若将
所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中，反应的化学方程式为。
（3）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g），得到如下三组数据：
| 实验组 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
|
| H2O |
CO |
CO2 |
|||
| 1 |
650 |
2 |
4 |
1.6 |
5 |
| 2 |
900 |
1 |
2 |
0.4 |
3 |
| 3 |
900 |
a |
b |
c |
1 |
①实验1中，以v(H2)表示的平均反应速率为。
②该反应的正反应为（填“吸”或“放”）热反应。
（4）将2.4g碳（碳的相对原子质量为12）在足量氧气中燃烧，所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中的溶质的化学式是；溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序为：。
化合物B是生活中一种常见的有机物，制取E和F的转化关系如下图所示。已知C能使溴水褪色，F有果香味。
（1）指出反应类型：①；③。
（2）C的分子式为：。
（3）写出②转化的化学方程式：②。
（4）F有多种同分异构体，写出其中两种的结构简式、。
现有部分前四周期元素的性质或原子结构如下表：
| 元素编号 |
元素性质或原子结构 |
| A |
原子的电子排布图为 |
| B |
常温下单质为双原子分子，原子间形成三对共用电子对 |
| C |
原子的s轨道电子数等于p轨道电子数，元素的最低负价为-2价 |
| D |
二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构 |
| E |
原子序数是D两倍， |
根据以上情况，回答下列问题：(答题时A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
（1）A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为；
（2）B的氢化物的分子空间构型是，该氢化物的等电子体是；
（3）E的价电子排布式是，ECl3能与B、C的氢化物形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2∶1，三个氯离子位于外界，ECl3形成的配合物的化学式为；
（4）AC2在高温高压下所形成的晶胞如右图所示。该晶体的类型属于（选填“分子”、“原子”、“离子”或“金属”）晶体，该晶体中A原子的杂化形式为；
（5）D 的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构
的知识解释发光的原因：。
氮是地球上极为丰富的元素。
（1）N2是大气的主要成分之一，由于分子中键能很大，所以性质稳定。已知N≡N的键能为946 kJ·mol－1，N—N单键的键能为193 kJ·mol－1。
计算：N2分子中“π”键的键能约为；
结论：N2分子中“σ”和“π”键的稳定性。
（2）氮的氧化物是大气污染物之一。为了消除污染，科研人员设计了同时消除二氧化硫和氮的氧化物的方法，其工艺流程如下：
其中清除室、分解室发生的反应如下：
清除室：NO + NO2 = N2O3 N2O3 + 2H2SO4 = 2NOHSO4 + H2O
分解室：4NOHSO4 + O2 + 2H2O = 4H2SO4 + 4NO2
回答下列问题：
Ⅰ．①和②分别为（写化学式）、；
Ⅱ．氧化室发生的反应是；
（3）金属氮化物是一类重要的化学物质，有着特殊的用途。某金属离子（M+）与N3—形成的晶体结构如右图所示。其
中M+中所有电子正好充满K、L、M三个电子层，它M+的符号是，与同一个N3－相连的M+有个。
（4）NH3既是重要的工业产品，又是主要的工业原料。以NH3为原料生产硝酸铵的过
程如下：
其中反应②为：4NO+3O2+2H2O=4HNO3原料气为氨气和空气的混合物，假设空气中氧气的体积分数为0.2。
Ⅰ．写出反应①的化学方程式。若不考虑副反应且各步反应均完全，生产过程中原料气中的氨气（不包含第③步被硝酸吸收的氨气）和空气中氧气恰好全部转化为硝酸，则原料气中制备硝酸的氨气和氧气的体积比为。
Ⅱ．若实际生产中，反应①中氨的转化率（或利用率）为70%，反应②中NO的转化率为90%，反应③中氨和硝酸均完全转化。则生产硝酸的氨气占所用氨气总量的体积分数为多少？（写出计算过程）
下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：
| 元素 性质 |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
原子半径（10- 10m） |
1.02 |
2.27 |
0.74 |
1.60 |
0.77 |
1.10 |
0.99 |
1.86 |
0.75 |
1.17 |
| 最高价态 |
+6 |
+1 |
— |
+2 |
+4 |
+5 |
+7 |
+1 |
+5 |
+4 |
| 最低价态 |
-2 |
— |
-2 |
— |
-4 |
-3 |
-1 |
— |
-3 |
-4 |
根据上表回答下列问题：
（1）C、I的氢化物可相互混溶在一起，请解释其可能的原因
；
(2) 写出E的单质与I元素的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式：
；
（3）上述E、F、G三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的是（写分子式）；元素E、H、I形成的化合物HEI，其电子式为
，该化合物中共形成个σ键，个π键；
（4）元素B、D、H与C组成的化合物B2C、DC、H2C的熔点高低顺序为
，其原因是；
（5）A和J相比较，非金属性较弱的是（填元素名称），可以验证你的结论的是下列中的（填编号）。
a．氢化物中X—H键的键长（X代表A和J两元素） b．单质分子中的键能
c．两单质在自然界的存在 d．含氧酸的酸性
e．气态氢化物的稳定性和挥发性 f．两元素的电负性