(15分) 铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：
（1）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是 。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见： ；浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是 。
③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为 ；溶液的pH对[Fe2(OH) x(SO4)y]n中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因： 。
图1 图2
（2）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料， 试剂X应为 。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生， ，得到明矾晶体。
空气质量高低直接影响着人类的生产和生活，它越来越受到人们的关注。被污染的空气中杂质的成分有多种，其中计入《空气质量日报》空气污染指数的项目有SO2、CO、NO2、O3和可吸入颗粒物等。
请回答下列问题：
（1）S、N、O的第一电离能由大到小的顺序为。
（2）血红蛋白中含有Fe2＋，CO易与血红蛋白结合成稳定的配合物而使人中毒。
①写出亚铁离子的基态电子排布式。
② CO有多种等电子体，其中常见的两种为。CO结构中σ键和П键数目之比为。
③Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断Fe(CO)5晶体属于 ___________（填晶体类型），Fe元素的化合价。
（3）SO2是一种大气污染物，为减轻SO2污染，火力发电厂生产中常在燃煤中加入CaO以“固硫”。 CaO晶胞如右图所示，其中Ca2＋周围的阴离子配位数为，CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同，其晶格能分别为：CaO：3401kJ/mol、NaCl：786kJ/mol。CaO晶体的熔点NaCl晶体的熔点（填“高于”、“等于”或“低于”），导致两者晶格能差异的主要原因是。
（4）随着人们生活质量的提高，不仅室外的环境安全为人们所重视，室内的环境安全和食品安全也越来越为人们所关注。甲醛是室内主要空气污染物之一（其沸点是－19.5 ℃），甲醇是“假酒”中的主要有害物质（其沸点是64.65 ℃），甲醇的沸点明显高于甲醛的主要原因是：。
氮是地球上极为丰富的元素。2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，晶体片段结构如右图所示。每个氮原子都通过3个单键与其它氮原子结合并向空间发展构成立体网状结构。这种高聚氮的N－N键的键能为160kJ/mol，而N2的键能为942kJ/mol。
（1）请根据以上信息写出固态高聚氮爆炸成氮气的热化学方程式：。
（2）N≡N的键能为942 kJ·mol-1，N-N单键的键能为247 kJ·mol-3，计算说明N2中的键比键稳定（填“
”“
”）。
（3）Li3N晶体中氮以N3-存在，基态N3-的电子排布式为。
（4）2008的秋天，毒奶粉事件震惊全国，这主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺
(
)。
下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是。
A．所有碳原子采用sp2杂化，所有氮原子采用sp3杂化
B．一个分子中共含有15个σ键
C．属于极性分子，故极易溶于水
D．形成的晶体熔点较高
（5）继C60后，科学家又合成了N60、Si60、KnC60等，C、Si、N、K原子电负性由大到小的顺序是 > > >。
图表法、图象法是常用的科学研究方法。
I．短周期某主族元素M的电离能情况如图（A）所示。则M元素位于周期表的第族。
II．图B是研究部分元素的氢化物的沸点变化规律的图像，折线c可以表达出第族元素氢化物的沸点的变化规律。不同同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线——折线a和折线b，你认为正确的是：，理由是：
。
CH4、NH3、H2O、HF四种氢化物的沸点从高到低的顺序： > > >。
III．人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属则被科学家预测为是钛（Ti）。钛被誉为“未来世纪的金属”。试回答下列问题：
（1）22Ti元素基态原子的外围电子排布式为。
（2）在Ti的化合物中，可以呈现+2、+3、+4三种化合价，其中以+4价的Ti最为稳定。偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，是很好的压电材料。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如右图，则它的化学式是；每个氧离子周围的钛离子的配位数为，每个钡离子周围的氧离子配位数位为。
三氟化氮是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，但具有温室效应。NF3是一种三角锥型分子，键角102 °，沸点－129 ℃；可在铜的催化作用下由F2和过量NH3反应得到。
（1）写出制备NF3的反应方程式：.
（2）与铜属于同一周期，且未成对价电子数最多的元素基态原子核外电子排布式为。
（3）根据下列五种元素的第一至第四电离能数据（单位：kJ·mol-1），回答下面各题：
| 元素代号 |
I1 |
I2 |
I3 |
I4 |
| Q |
2080 |
4000 |
6100 |
9400 |
| R |
500 |
4600 |
6900 |
9500 |
| S |
740 |
1500 |
7700 |
10500 |
| T |
580 |
1800 |
2700 |
11600 |
| U |
420 |
3100 |
4400 |
5900 |
①在周期表中，最可能处于同一族的是和。
②T元素最可能是区元素。若T为第二周期元素，F是第三周期元素中原子半径最小的元素，则T、F形成化合物的空间构型为，其中心原子的杂化方式为，该分子属于分子（填“极性”或“非极性”）。
写出下列反应的化学方程式：
（1）工业上用氮气和氢气合成氨：。
（2）金属铜与浓硝酸反应：。
（3）氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应：。
（4）将二氧化硫气体通入氯水中：。
（5）碳酸氢钠受热分解：。
（6）苯与液溴在铁催化作用下反应：。
（7）酒精在空气中点燃：。
（8）溴乙烷与热的氢氧化钠水溶液反应：。
（9）苯酚与溴水反应：。
（10）将二氧化碳通入苯酚钠溶液中：。