[化学——选修3：物质结构与性质]
碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：
（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。在基态14C原子中，核外存在_______________对自旋相反的电子；
（2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是 。
（3）CS2分子中，共价键的类型有 、C原子的杂化轨道类型是 ，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 。
（4）CO能与金属Fe形成Fe（CO）5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于 晶体。
（5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接 个六元环，每个六元环占有 个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接 个六元环，六元环中最多有 个C原子在同一平面。
加兰他敏是目前用于治疗老年性痴呆的药物之一。下面是它的一种合成路线（Ph表示C6H5—）：
→……→
I（加兰他敏）
（1）化合物B的分子式是________。
（2）A→B的反应类型是________，A分子中含有的官能团为_____（填官能团名称）。
（3）G的结构简式是__________________。
（4）写出C与NaHCO3溶液反应的化学方程式为_________________。
（5）下列关于E的说法正确的是________。
a．能使酸性KMnO4溶液褪色
b．能与Na2CO3溶液反应
c．能与FeCl3溶液发生显色反应
d．1 mol E完全燃烧消耗17 mol O2
Q、R、T、X、Y、Z是六种原子序数依次增大的前四周期常见元素，其相关信息如下表：
| 元素 |
相关信息 |
| Q |
Q的单质是实验室常用的惰性电极材料 |
| R |
R原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子 |
| T |
负二价的元素T的氢化物在通常状况下是一种液体，且其中T的质量分数为88.9% |
| X |
X是第三周期电负性最大的元素 |
| Y |
元素Y位于周期表的第10列 |
| Z |
Z存在质量数为65，中子数为36的核素 |
（1）Z元素的原子基态时的电子排布式是________。
（2）下列叙述正确的是________（填字母序号）。
a．Q的气态氢化物比R的气态氢化物稳定
b．Q的含氧酸一定比R的含氧酸酸性强
c．R的气态氢化物的熔点在同族元素的氢化物中最低
d．R的第一电离能、电负性都比Q的大
（3）Q和T可形成两种常见化合物，分别表示为QT和QT2。QT分子中σ键和π键的个数比为________；QT2分子中，Q原子采取________杂化。
（4）笑气（R2T）是一种麻醉剂，有关理论认为R2T与QT2分子具有相似的结构。故R2T的空间构型是________，其为________（填“极性”或“非极性”）分子。
（5）含有Q、Y和镁三种元素的某种晶体具有超导性，其结构如图所示。则该晶体的化学式为________；晶体中每个镁原子周围距离相等且最近的Y原子有______个。
工业上常产生大量的废气、废水、废渣、废热，如果处理不好，随意排放，会造成污染，而如果科学回收，可变废为宝。
（1）工业制硫酸的尾气中含有的少量SO2，可先用氨水吸收，再用稀硫酸处理。
①该反应的化学方程式为_________；
②这样处理的优点是____________________。
（2）硫酸厂产生的大量烧渣（硫铁矿煅烧后的灰渣）的用途是________（写一种即可）；写出电解精炼铜阳极泥的一种用途________。
（3）一座大型硫酸厂同时又是一座能源工厂，硫酸厂生产过程中的余热若能充分回收利用，不仅不需要外界供应能源，而且还可以向外界输出大量的热能。硫酸厂产生余热的主要设备名称是________。
（4）干熄焦技术是将炼焦炉推出的约1 000℃的赤热焦炭，在熄焦室中被其逆流的冷惰性气体（主要成分是氮气，温度在170～190℃）熄灭，被加热到700～800℃的惰性气体经除尘后进入余热锅炉，产生的过热蒸气送往汽轮发电机发电。干熄1 t焦炭可产生500 kg过热蒸气，可折合成46 kg标准煤。举出两例采用逆流原理的化工设备或化学仪器________、________。
二氧化锰可用作干电池去极剂，合成工业的催化剂和氧化剂，玻璃工业和搪瓷工业的着色剂、消色剂、脱铁剂等。
（1）二氧化锰在酸性介质中是一种强氧化剂，请用化学方程式证明：______________________。
（2）锌—锰碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。电池的总反应式为Zn（s）＋2MnO2（s）＋H2O（l）=Zn（OH）2（s）＋Mn2O3（s）。
①电池工作时，MnO2发生________反应。
②电池的正极反应式为________。
（3）工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：
已知：软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物，部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表。
| 沉淀物 |
Al（OH）3 |
Fe（OH）3 |
Fe（OH）2 |
Mn（OH）2 |
Cu（OH）2 |
| pH |
5.2 |
3.2 |
9.7 |
10.4 |
6.7 |
| 沉淀物 |
Zn（OH）2 |
CuS |
ZnS |
MnS |
FeS |
| pH |
8.0 |
－0.42 |
2.5 |
7 |
7 |
回答下列问题：
①硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为________________________。
②试剂X为________。
③滤渣A的主要成分为________。
④加入MnS的目的主要是除去溶液中的________。
汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气的污染问题也成为当今社会急需解决的问题。为使汽车尾气达标排放，催化剂及载体的选择和改良是关键。目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如图甲：
甲 乙
（1）下列有关说法正确的是________。
| A．C3H8中碳原子都采用的是sp3杂化 |
| B．O2、CO2、N2都是非极性分子 |
| C．每个N2中，含有2个π键 |
| D．CO的一种等电子体为NO＋，它的电子式为[：N⋮⋮O：]＋ |
（2）CO与Ni可生成羰基镍[Ni（CO）4]，已知其中镍为0价，镍原子在基态时，核外电子排布式为_____________________；[Ni（CO）4]的配体是________，配位原子是________。
（3）Zr原子序数为40，价电子排布式为4d25s2，它在周期表中的位置是________。
（4）为了节省贵重金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物催化剂。一种复合氧化物晶体结构如图乙，则与每个Sr2＋紧邻的O2－有________个。