4．“材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里程碑式划时代的意义．请回答下列问题：
SiO₂$→_{高温}^{ⅠC}$Si（粗）$→_{300℃}^{Ⅱ．HCl}$SiHCl₃$→_{1000-1100℃}^{Ⅲ．过量H_{2}}$Si（纯）
（1）无机非金属材料．高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”．这种材料可以按下列方法制备：
①写出步骤I的化学方程式：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑．
②步骤II经过冷凝得到的SiHCl₃（沸点为33.0℃）中含有少量的SiCl₄（沸点为57.6℃）和HCl（沸点为-84.7℃），提纯SiHCl₃的实验方法是蒸馏或分馏，所用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、锥形瓶外还需要蒸馏烧瓶和冷凝管．
（2）磁性材料．这种黑色材料含有某种铁的氧化物，请写出该氧化物溶于稀硫酸溶液的化学方程式Fe₃O₄+4H₂SO₄═FeSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O，简述检验所得溶液中较高价态阳离子的实验操作方法取少量该溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，溶液变为红色，说明溶液中含有Fe³⁺．
（3）激光材料．我国是激光技术先进的国家，红宝石（Al₂O₃）是最早用于产生激光的材料．请用离子方程式来证明它是一种两性氧化物：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O．
（4）高分子材料．一种新型高效净水剂[Al Fe（OH）_nCl_6-n]_m属于无机高分子材料，它广泛应用于生活用水和工业污水的处理，其中铁元素的化合价为+3．
（5）合金材料．取等质量的两份某镁铝合金分别加入足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液中，产生的H₂体积分别为100ml，90ml则该合金中镁，铝的质量之比为4：27．
（6）消毒材料．棕黄色强刺激性气体Cl₂O为国际公认高效安全灭菌消毒剂之一，实验室可用潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应制取少量Cl₂O，补充完整并配平下列反应方程式：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O═2NaHCO₃+2NaCl+1 Cl₂O．

3．甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途．
已知：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-25kJ•mol^-1，某温度下的平衡常数为400．此温度下，在1L的密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
c（mol•L-1）	0.8	1.24	？

①平衡时，c（CH₃OCH₃）等于1.6 mol•L^-1，反应混合物的总能量减少40 kJ．
②若在平衡后的容器中再加入与起始时等量的CH₃OH，请在下图中画出CH₃OH的浓度的曲线示意图．

2．己知反应A（g）+B（g）?C（g）+D（g）的平衡常数K值与温度的关系如表所示．830℃时，向一个2L的密闭容器中充入0.20molA和0.80molB，4s内v（A）=0.005mol•L^-1•S^-1．下列说法正确的是（　　）

温度/℃	700	830	1200
K值	1.7	1.0	0.4

	A．	4s时，c（B）为0.76 mol•L-1
	B．	830℃到平衡时，A的转化率为80%
	C．	达平衡时，升高温度，平衡正向移动
	D．	1200℃时反应C（g）+D（g）?A（g）+B（g）的平衡常数的值为0.4

1．某温度下，在一密闭容器中充入一定量CO₂，并加入足量铁粉，发生反应：Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g），测得CO₂和CO浓度随时间的变化如图所示：
（1）0～8min，v（CO）=0.0625mol•L^-1•min^-1．
（2）下列措施中，能够改变平衡时c（CO）/c（CO₂）的比值的是AD（填序号）．
A．温度B．铁粉的量（足量）C．压强D．CO的量
（3）已知：反应Fe（s）+CO₂（g）?FeO（s）+CO（g）的平衡常数为K₁；
反应Fe（s）+H₂O（g）?FeO（s）+H₂（g）的平衡常数为K₂．不同温度时K₁、K₂的值如下表：

温度/K	K1	K2
973	1.47	2.38
1173	2.15	1.67

根据表中数据，计算反应CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的K．
①温度为973K时：K=0.62；
②温度为1173K时：K=1.29；
③反应CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）是吸热反应（填“吸热”或“放热”）．

20．化学在能源开发与利用中起着重要的作用，如甲醇、乙醇、二甲醚（CH₃OCH₃）等都是新型燃料．
（1）乙醇是重要的化工产品和液体燃料，可以利用下列反应制取乙醇．
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=a kJ/mol
在一定压强下，测得上述反应的实验数据如表．

温度/K CO2转化率% $\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$	500	600	700	800
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

根据表中数据分析：
①上述反应的a小于0（填“大于”或“小于”）．
②在一定温度下，提高氢碳（即$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{O}_{2}）}$）比，平衡常数K值不变（填“增大”、“减小”、或“不变”）．
（2）催化剂存在的条件下，在固定容积的密闭容器中投入一定量的CO和H₂，同样可制得乙醇（可逆反应）．该反应过程中能量变化如图所示：

在一定温度下，向上述密闭容器中加入1mol CO、3mol H₂及固体催化剂，使之反应．平衡时，反应产生的热量为Q kJ，若温度不变的条件下，向上述密闭容器中加入4mol CO、12mol H₂及固体催化剂，平衡时，反应产生的热量为w kJ，则w的范围为4Q＜w＜2 （E₂-E₁）．
（3）以乙醇蒸气、空气、氢氧化钠溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池原理相类似．该电池中负极上的电极反应式是CH₃CH₂OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．使用上述乙醇燃料电池电解（Pt电极）一定浓度的硫酸铜溶液通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu（OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度和pH，则乙醇燃料电池在电解过程中转移电子数是0.4N_A．

19．在周期表中1～36号之间的A、B、C、D、E、F六种元素，它们的原子序数依次增大，已知A与其余五种元素既不同周期也不同主族，B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，C元素原子的最外层有3个自旋方向相同的未成对电子，D原子核外电子有8种不同的运动状态，E元素在第四周期，E的基态原子中未成对电子数是核外电子总数的$\frac{1}{4}$，F元素位于周期表的ds区，其基态原子最外能层只有一个电子．
（1）写出基态E原子的价电子排布图3d⁵4s¹．
（2）B、C、D三种元素第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N（用元素符号表示）．
（3）B的最高价氧化物对应的水化物分子中，中心原子的杂化类型为sp²杂化，C的单质与化合物BD是等电子体，根据等电子体原理，写出化合物BD的电子式．
（4）A₂D的沸点在同族元素中最高，其原因是由于水分子间形成氢键，导致沸点升高．A₂D由液态形成晶体时密度减小（填“增大”、“不变”或“减小”），其主要原因水形成晶体时，每个水分子与4个水分子形成氢键，构成空间正四面体网状结构，水分子空间利用率低，密度反而减小．（用文字叙述）．
（5）已知D、F能形成一种化合物，其晶胞的结构如图所示，则该化合物的化学式为Cu₂O．（用元素符号表示）
若相邻D原子和F原子间的距离为a cm，阿伏伽德罗常数为N_A，则该晶体的密度为$\frac{27\sqrt{3}}{2{N}_{A}{a}^{3}}$g．cm^-3（用含a、N_A的符号表示）．

18．亚氯酸钠（NaClO₂）是重要的漂白剂．某小组开展如下实验，按如图装置制取无水NaClO₂晶体，回答下列问题：

已知：NaClO₂饱和溶液在低于38℃时析出NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．
（1）装置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）已知装置B中的产物有ClO₂气体，则B中反应的方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；装置D中反应生成NaClO₂的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
（3）从装置D反应后的溶液中获得无水NaClO₂晶体的操作步骤为：①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③用38℃～60℃热水洗涤；④在在低于60℃条件条件下干燥得到成品．
（4）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是NaClO₃和NaCl；
（5）测定样品中NaClO₂的纯度．测定时进行如下实验：
准确称一定质量的样品，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体，在酸性条件下发生如下反应：ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-将所得混合液稀释成100mL待测溶液．取25.00mL待测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．请计算所称取的样品中NaClO₂的质量为90.5c•V•10^-3g．

17．工业生产中产生的SO₂、NO直接排放将对大气造成严重污染．利用电化学原理吸收SO₂和NO，同时获得 Na₂S₂O₄和 NH₄NO₃产品的工艺流程图如图1（Ce为铈元素）．

请回答下列问题．
（1）取装置Ⅰ中的吸收液vmL，用cmol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定．判断滴定终点的方法是滴入最后一滴溶液变为紫红色，且半分钟不变色
（2）装置Ⅱ中NO在酸性条件下生成NO₂^-的 离子方程式NO+Ce⁴⁺+H₂O=Ce³⁺+NO₂^-+2H⁺
（3）含硫各微粒（H₂SO₃、HSO₃^-和SO₃^2-）存在于SO₂与NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数ω与溶液pH的关系如图2所示．
下列说法不正确的是D
A．pH=2和 pH=9时的溶液中所含粒子种类不同
B．由图中数据，可以估算出H₂SO₃的第二级电离平衡常数Ka₂≈10^-7
C．为获得尽可能纯的 NaHSO₃，应将溶液的pH控制在 4～5为宜
D．pH=7时，溶液中c（ Na⁺）＜c （HSO₃^-）+c（SO₃^2-）
（4）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce⁴⁺，其原理如图3所示．
①图中B为电源的负（填“正”或“负”）极．
②阳极反应室中发生的主要电极反应式为Ce³⁺-e^-═Ce⁴⁺．

16．工业以NaCl、NH₃、CO₂等为原料先制得NaHCO₃，进而生产出纯碱．有关反应的化学方程式为：
NH₃+CO₂+H₂O═NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（1）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是c（填字母标号）．
a．碳酸氢钠难溶于水             
b．碳酸氢钠受热易分解
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出
d．碳酸氢钠的稳定性大于碳酸钠
（2）某活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验．
一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）．

试回答下列有关问题：
（Ⅰ）乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，其作用是除去CO₂中的HCl气体；
（Ⅱ）丁装置中稀硫酸的作用是吸收未反应的NH₃；
（Ⅲ）实验结束后，分离出NaHCO₃ 晶体的操作是过滤（填分离操作的名称），
（3）碳酸氢钠受热所得固体12.28g与足量的石灰水充分反应，所得沉淀经洗涤、干燥质量为12.00g，则所得固体中碳酸钠的质量分数为86.3%．

15．实验室用共沉淀法制备纳米级Fe₃O₄的流程如下：

该方法的关键为促进晶粒形成，并控制晶体生长．试回答下列问题：
（1）该反应原理的是将一定量的FeCl₃、FeCl₂加入到6mol/L的NaOH溶液中，并调节pH=6时，便可得到黑色的糊状物Fe₃O₄，试用离子方程式可表示为该反应Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O．
（2）反应温度需控制在50℃，其方法是B．
A、酒精灯加热控制其温度为50℃B、用水浴加热，并控制水浴温度为50℃
（3）从黑色糊状物的悬浊液中分离出Fe₃O₄的实验操作是过滤
（4）确认所得Fe₃O₄达到纳米级的简单实验是做丁达尔效应实验（用一支激光笔照射所得产物，如有一条光亮的通路，证明已达纳米级）．