2015年探险队员——盐酸，不小心走进了化学迷宫，不知怎样走-优题课

4种相邻的主族短周期元素的相对位置如表，元素 $x$ 的原子核外电子数是 $m$ 的2倍， $y$ 的氧化物具有两性。回答下列问题：

		$m$	$n$
$x$	$y$

（1）元素 $x$ 在周期表中的位置是第周期、第族，其单质可采用电解熔融的方法制备。
（2） $m$ 、 $n$ 、 $y$ 三种元素最高价氧化物的水化物中，酸性最强的是，碱性最强的是.(填化学式)
（3）气体分子 ${(m n)}_{2}$ 的电子式为， ${(m n)}_{2}$ 称为拟卤素，性质与卤素类似，其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是。

$H_{2} O_{2}$ 是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。
（1）某小组拟在同浓度 $F e^{3 +}$ 的催化下，探究 $H_{2} O_{2}$ 浓度对 $H_{2} O_{2}$ 分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30% $H_{2} O_{2}$ 、0.1 $m o l / L F e_{2} (S O_{4})_{3}$ 、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器
①写出本实验 $H_{2} O_{2}$ 分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：

②设计实验方案：在不同 $H_{2} O_{2}$ 浓度下，测定（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。
③设计实验装置，完成下图的装置示意图。

④参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）。

（2）利用图 $a$ 和 $b$ 中的信息，按图 $c$ 装置（连能的 $A$ 、 $B$ 瓶中已充有 $N O_{2}$ 气体）进行实验。可观察到 $B$ 瓶中气体颜色比 $A$ 瓶中的（填"深"或"浅"），其原因是。

石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含 $S i O_{2}$ （7.8%）、 $A l_{2} O_{3}$ (5.1%)、 $F e_{2} O_{3}$ (3.1%)和 $M g O$ (0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用工艺如下：

（注： $S i C l_{4}$ 的沸点是57.6ºC，金属氯化物的沸点均高于150ºC）
（1）向反应器中通入 $C l_{2}$ 前，需通一段时间的 $N_{2}$ ，主要目的是。
（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体I中的氯化物主要为。由气体II中某物质得到水玻璃的化学方程式为。
（3）步骤①为：搅拌、。所得溶液IV中阴离子有。
（4）由溶液IV生成沉淀V的总反应的离子方程式为。100 $k g$ 初级石墨最多可获得 $V$ 的质量为 $k g$ 。
（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成下图防腐示意图，并作相应标注。

用 $C a S O_{4}$ 代替 $O_{2}$ 与燃料 $C O$ 反应，既可以提高燃烧效率，又能得到高纯 $C O_{2}$ ，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。
① $\frac{1}{4} C a S O_{4} (s) + C O （ g) = \frac{1}{4} C a S (s) + C O_{2} (g)$ $△ H_{1} = - 47.3 K J / m o l$

② $C a S O_{4} (s) + C O (g) = C a O (s) + C O_{2} (g) + S O_{2} (g)$ $△ H_{2} = + 210.5 K J / m o l$

③ $C O (g) = \frac{1}{2} C (s) + \frac{1}{2} C O_{2} (g)$ $△ H_{3} = - 86.2 K J / m o l$
（1）反应 $2 C a S O_{4} (s) + 7 C O (g) = C a S (s) + C a O (s) + C (s) + 6 C O_{2} (g) + S O_{2} (g)$ 的 $△ H =$ （用 $△ H_{1} △ H_{2} △ H_{3}$ 表示）。
（2）反应①～③的平衡常数的对数 $l g K$ 随反应温度 $T$ 的变化曲线见图18.结合各反应的 $△ H$ ，归纳 $l g K ~ T$ 曲线变化规律：

a）
b)
（3）向盛有 $C a S O_{4}$ 的真空恒容容器中充入 $C O$ ，反应①于900 ºC达到平衡， $c$ _平衡（ $C O$ ）=8.0×10^-5 $m o l / L$ ，计算 $C O$ 的转化率（忽略副反应，结果保留2位有效数字）。
（4）为减少副产物，获得更纯净的 $C O_{2}$ ，可在初始燃料中适量加入。
（5）以反应①中生成的 $C a S$ 为原料，在一定条件下经原子利用率100%的高温反应，可再生成 $C a S O_{4}$ ，该反应的化学方程式为；在一定条件下 $C O_{2}$ 可与对二甲苯反应，在其苯环上引入一个羧基，产物的结构简式为。

不饱和酯类化合物在药物、涂料等领域应用广泛。
（1）下列关于化合物I的说法，正确的是

A．	与 $F e C l_{3}$ 溶液可能显紫色
B．	可能发生酯化反应和银镜反应
C．	能与溴发生取代和加成反应
D．	1 $m o l$ 化合物I最多与2 $m o l N a O H$ 反应

（2）反应①的一种由烯烃直接制备不饱和酯的新方法

化合物II的分子式为。1 $m o l$ 化合物II能与 $m o l H_{2}$ 恰好反应生成饱和烃类化合物。
（3）化合物II可由芳香族化合物III或IV分别通过消去反应获得。但只有III能与 $N a$ 反应产生 $H_{2}$ 。III的结构简式为（写1种）；由IV生成II的反应条件为。
（4）聚合物可用于制备涂料。其单体的结构简式为。利用类似反应①的方法仅以乙烯为有机原料合成该单体，涉及的反应方程式为。