探险队员——盐酸，不小心走进了化学迷宫，迷宫有许多吃人的野兽-优题课

氮元素可以形成多种化合物。
回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布式是。
（2） $C$ 、 $N$ 、 $O$ 三种元素第一电离能从大到小的顺许昌是。
（3）肼（ $N_{2} H_{4}$ ）分子可视为 $N H_{3}$ 分子中的一个氢原子被- $N H_{2}$ （氨基）取代形成的另一种氮化物。
① $N H_{3}$ 分子的空间构型是； $N_{2} H_{4}$ 分子中氮原子轨道的杂化类型是。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
$N_{2} O_{4} (l) + 2 N_{2} H_{4} (l) = 3 N_{2} (g) + 4 H_{2} O (g)$ $∆ H = - 1038.7 k J \cdot m o l^{- 1}$ 若该反应中有4 $m o l$ $N — H$ 键断裂，则形成的 $π$ 键有 $m o l$ 。
③肼能与硫酸反应生成 $N_{2} H_{6} S O_{4}$ 。 $N_{2} H_{6} S O_{4}$ 晶体类型与硫酸铵相同，则 $N_{2} H_{6} S O_{4}$ 的晶体内不存在（填标号）

A．	a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.范德华力

(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体得4个顶点（见图2），分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物是别的是（填标号）。

a. $C F_{4}$ b. $C H_{4}$ c. $N {H_{4}}_{}^{+}$ d. $H_{2} O$

四氧化钛（ $T i C l_{4}$ ）是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成为是 $F e T i O_{3}$ ）制备 $T i C l_{4}$ 等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：

$2 F e^{3 ＋} ＋ F e = 3 F e^{2 ＋}$

$2 T i O^{2 ＋}$ (无色)＋ $F e ＋ 4 H^{＋}$ = $2 T i^{3 ＋}$ (紫色)＋ $F e^{2 ＋} ＋ 2 H_{2} O$

$T i^{3 ＋}$ (紫色)＋ $F e^{3 ＋} ＋ H_{2} O = T i O^{2 ＋}$ (无色)＋ $F e^{2 ＋} ＋ 2 H^{＋}$

加入铁屑的作用是。

(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成 $T i O_{2} \cdot n H_{2} O$ 溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在范围。

(3)若把③中制得的固体 $T i O_{2} \cdot n H_{2} O$ 用酸清洗除去其中的Fe(OH)₃杂质，还可制得钛白粉。已知25 ℃时， $K_{s p} [F e (O H)_{3}] ＝ 2.79 \times 10^{－ 39}$ ，该温度下反应 $F e (O H)_{3} ＋ 3 H^{＋} = F e^{3 ＋} ＋ 3 H_{2} O$ 的平衡常数K＝。

(4)已知： $T i O_{2} (s) ＋ 2 C l_{2} (g) = T i C l_{4} (l) ＋ O_{2} (g) Δ H ＝＋ 140 k J \cdot m o l^{－ 1}$

$2 C (s) ＋ O_{2} (g) = 2 C O (g) Δ H ＝－ 221 k J \cdot m o l^{－ 1}$

写出④中 $T i O_{2}$ 和焦炭、氯气反应生成液态 $T i C l_{4}$ 和 $C O$ 气体的热化学方程式：。

(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是(只要求写出一项)。

(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄，可采用方法。

	$T i C l_{4}$	$S i C l_{4}$
熔点/℃	－25.0	－68.8
沸点/℃	136.4	57.6

I.磷、硫元素的单质和化合物应用广泛。
（1）磷元素的原子结构示意图是。
（2）磷酸钙与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500°C生成白磷，反应为：
$2 C a_{3} （ P O 4)_{2} + 6 S i O_{2} = = 6 C a S i O_{3} + P_{4} O_{10}$ $10 C + P_{4} O_{10} = = P_{4} + 10 C O$ 每生成 1 $m o l$ $P_{4}$ 时，就有 $m o l$ 电子发生转移。
（3）硫代硫酸钠（ $N a_{2} S_{2} O_{2}$ ）是常用的还原剂。在维生素C（化学式 $C_{6} Ｈ_{8} Ｏ_{6}$ ）的水溶液中加入过量 $I_{2}$ 溶液，使维生素　完全氧化，剩余的 $I_{2}$ 用 $N a_{2} S_{2} O_{2}$ 溶液滴定，可测定溶液中维生素C的含量。发生的反应为：
$C_{6} H_{8} O_{6} + I_{2} = C_{6} H_{6} O_{6} + 2 H^{+} + 2 I^{-} 2 S_{2} {O_{3}}^{2 -} + I_{2} = S_{4} {O_{6}}^{2 -} + 2 I^{-}$
在一定体积的某维生素C溶液中加入 $a m o l$ $ L^{- 1}$ $I_{2}$ 溶液 $V_{1} m l$ ,充分反应后，用 $N a_{2} S_{2} O_{2}$ 溶液滴定剩余的 $I_{2}$ ,消耗 $b m o l$ $ L^{- 1}$ $N a_{2} S_{2} O_{2}$ 溶液 $V_{2} m l$ .该溶液中维生素C的物质量是 $m o l$ 。

（4）在酸性溶液中，碘酸钠( $K I O_{3}$ )和亚硫酸钠可发生如下反映：
$2 I {O_{3}}^{-} + 5 S {O_{3}}^{2 -} + 2 H^{+} = I_{2} + 5 S {O_{4}}^{2 -} + H_{2} O$ 生成的碘可以用淀粉液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：

该实验的目的是；表中 $V_{2} =$ ML。
II稀土元素是宝贵的战略资源，我国的蕴藏量居世界首位。
（5）钵（Ce）是地壳中含量最高的稀土元素，在加热条件下 $C e C l_{3}$ 易发生水解，无水 $C e C l_{3}$ ，可用加热 $C e C l_{3} • 6 H_{2} O$ 和 $N H_{4} C l$ 固体混合物的方法来制备。其中， $N H_{4} C l$ 的作用是。
（6）在某强酸性混合稀土溶液中加入 $H_{2} O_{2}$ ，调节 $p H$ ≈3. $C e^{5 +}$ 通过下列反应形成Ce
（OH）₄沉淀得以分离。完成反应的离子方程式： $C e^{3 ＋}$ ＋ $H_{2} O_{2}$ ＋ $H_{2} O$ = $C e (O H)_{4} ↓$ ＋

臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。
（1） $O_{3}$ 与KI溶液反应生成的两种单质是和.（填分子式）
（2） $O_{3}$ 在水中易分解，一定条件下， $O_{3}$ 的浓度减少一半所需的时间（t）如表所示。已知： $O_{3}$ 的起始浓度为0.0216 $m o l / L$ 。

① $p H$ 增大能加速 $O_{3}$ 分解，表明对 $O_{3}$ 分解起催化作用的是.
②在30°C、 $p H$ =4.0条件下， $O_{3}$ 的分解速率为 $m o l / (L \cdot m i n)$ 。
③据表中的递变规律，推测 $O_{3}$ 在下列条件下分解速率依次增大的顺序为.（填字母代号） $a$ . 40°C、 $p H$ ="3.0" b. 10°C、 $p H$ ="4.0" c. 30°C、 $p H$ =7.0
（3） $O_{3}$ 可由臭氧发生器（原理如图）电解稀硫酸制得。

①图中阴极为(填" $A$ "或" $B$ ")，其电极反应式为.
②若C处通入 $O_{2}$ ，则 $A$ 极的电极反应式为.
③若C处不通入 $O_{2}$ ， $D$ 、 $E$ 处分别收集到L和有L气体(标准情况)，则E处收集的气体中 $O_{3}$ 所占的体积分数为.(忽略 $O_{3}$ 的分解)。

食品添加剂必须严格按照食品安全国家标准（ $G B$ 2760-2011）的规定使用。作为食品添加剂中的防腐剂G和W，可经下列反应路线得到（部分反应条件略）。
（1） $G$ 的制备

① $A$ 与苯酚在分在组成上相差一个 $C H_{2}$ 原子团，他们互称为；常温下 $A$ 在水中的溶解度比苯酚的（填"大"或"小"）.
②经反应 $A$ $B$ 和 $D$ $E$ 保护的官能团是.
③ $E$ $G$ 的化学方程式为.
（2） $W$ 的制备

① $J$ → $L$ 为加成反应， $J$ 的结构简式为。
② $M$ → $Q$ 的反应中， $Q$ 分子中形成了新的（填" $C - C$ 键"或" $C - H$ 键" ）。
③用 $Q$ 的同分异构体 $Z$ 制备，为避免 $R - O H$ + $H O - R$ $R - O - R$ + $H_{2} O$ 发生，则合理的制备途径为酯化、、.（填反应类型）
④应用 $M \to Q \to T$ 的原理，由 $T$ 制备 $W$ 的反应步骤为
第1步：；第2步：消去反应；第3步：.（第1、3步用化学方程式表示）