（12分）【选做题】本题包括A、B两小题，请选定其中一小题，并在相应的答题区域内作答。若多做，则按A小题评分。
A．[物质结构与性质]
元素X基态原子的p电子比s电子少1个。元素Y基态原子的2p电子是2s电子的2倍。元素Z的一种单质为自然界硬度最大的物质。元素M位于第四周期，其基态原子失去3个电子后3d轨道半满。
（1）X、Y、Z的基态原子，第一电离能由大到小的顺序是 。
（2）X的氢化物易于液化，其原因是 。
（3）X与M形成的一种化合物晶胞结构如图所示。
①每个晶胞中M离子的数目为 ；
②该化合物的化学式为 。
（4）Y可形成单质Y3
①Y3分子的空间构型为 （用文字描述）。
②写出一种与Y3互为等电子体的分子的化学式： 。
（5）Y、Z的化合物ZY可与M的单质生成配合物M(ZY)5，该配合物中σ键与π键的个数比为 。
（14分）氢是一种重要的非金属元素。氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。
（1）某硝酸厂处理尾气中NO的方法是：催化剂存在时用H2将NO还原为N2。
已知：
则H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是：
。
（2）在一定条件下，用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下：
CO2(g)+4H2 (g) 
CH4 (g)+2H2O(g)
向一容积为2 L的恒容密闭容器中充人一定量的CO2和H2，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO2 0.2mol·L一1，H2 0.8mol·L一1，CH40.8mol·L一1，H2O1.6mol·L一1。则CO2的平衡转化率为 。上述反应的平衡常数表达式K= 。200℃时该反应的平衡常数K=64.8，则该反应的△H 0（填“>’’或“<”）。
（3）某研究小组以H2与CaCl2制备某种钙的化合物。已知反应只生成甲、乙两种化合物。对产物分析发现：化合物甲的组成中钙、氯元素的质量分数分别为52.29%、46.41%，化合物乙的水溶液显酸性。请回答下列问题：
①乙的化学式为 。
②甲与水反应可得H2，其化学方程式是：
。
（4）H2的获得途径很多，由哈工大研究小组设计的微生物电解有机废水法，既可以清除废水中的有机杂质，同时可以获得氢气。下图为一种处理含甲醇工业废水的微生物电解池，写出电解过程中，阳极发生的电极反应式： 。
（15分）Fe2O3俗称氧化铁红，常用作油漆着色剂。工业以煤矸石（主要成分：SiO2 49.5%；Fe2O3 20.6%；Al2O318.9%，以及MgO、FeO等其他杂质）制备并研究氧化铁红的应用。
（一）制备氧化铁红
1．预处理：将煤矸石粉碎，在350℃下焙烧2小时。
2．加酸溶【解析】
将预处理后的煤矸石溶于质量分数为15%过量的硫酸溶液中，过滤。在滤液中加入的H2O2。
3．调节pH：在上述滤液中加1mol/LNaOH溶液调节溶液的pH，再过滤，得到滤渣。
4．产品处理：将滤渣进行水洗、烘干、煅烧、研磨、过筛得产品。
已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
开始沉淀 | 1.3 | 3.3 | 7.5 | 10.3 |
完全沉淀 | 2.8 | 5.2 | 9.7 | 12.2 |
请回答下列问题：
（1）预处理时，将煤矸石焙烧2小时的目的是 。
（2）酸浸操作中，过量H2SO4的作用是 。
在实验室中进行该操作时，用到玻璃仪器有 、 。
（3）用NaOH溶液调节pH的最佳范围是 。若从第二次过滤的滤液中获取较纯净的硫酸镁晶体，应补充的操作是 、洗涤后，干燥即得。
（4）产品处理时，对滤渣水洗的操作是 。
（二）分析与讨论：
（5）产品处理时，煅烧温度对产品的纯度有很大影响。已知温度对产物纯度的影响如图1所示，则煅烧时温度最好控制在 ℃。
（6）吸油量是反映氧化铁红表面性质的重要指标。吸油量大，说明氧化铁红表面积较大，则用在油漆中会造成油漆假稠，影响质量。不同浓度的两种碱溶液对产物吸油量影响如图2所示，则上述生产中在调节溶液pH时，选用NaOH溶液而不选用氨水的原因是 。
（12分）碱式碳酸镁[一般以xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O表示]密度小，几乎不溶于水，但在水中引起轻微的碱性反应。不溶于乙醇，常温下不会分解，是橡胶制品的优良填料。工艺流程如下图：
（1）回答下列问题：
①生石灰是以石灰石与焦炭混合煅烧生成，焦炭的作用是： 。
②氢氧化镁浆液与CO2反应的化学方程式为：
。
③碱式碳酸镁用乙醇洗涤的目的是： 。
（2）已知：碱式碳酸镁分解反应方程式为：
xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O 
（x+y）MgO+xCO2↑+（y+z）H2O
某同学将46.6g碱式碳酸镁样品置于硬质玻璃管中充分灼烧至恒重，残留固体质量为20.0g，将产生的气体先通过足量的浓硫酸，再通过足量的碱石灰，碱石灰质量增重17.6g。根据实验测定的数据，确定碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2•zH2O]的化学式（要求写出计算过程）。
（15分）化合物fingolimod的盐酸盐是一种口服免疫抑制剂，可用于治疗多发性硬化症。其合成的路线流程如下：
（1）A→B的反应类型是 ，D的结构简式 。
（2）化合物fingolimod中含氧官能团的名称： 。
（3）写出B→C的化学反应式： 。
（4）合成过程中，(CH3CH2)3SiH和LiAlH4的作用都是做 剂。
（5）B水解产物有多种同分异构体，写出符合下列条件的B水解产物的一种同分异构体的结构简式 。
①遇FeCl3溶液发生显色反应 ②分子中有4中化学环境不同的氢原子
③苯环上一溴代物有2种
（6）已知2RCOOH+SOCl2→2RCOCl+H2O+SO2↑。现以甲苯、苯甲酸和
等主要原料，合成医药中间体：
（无机原料任选）。合成路线流程图示例如下：
（12分）纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰（主要成分为Zn、ZnO，还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质）为原料制备纳米ZnS的工业流程如下：
请回答下列问题。
（1）酸浸时FeO与稀HNO3反应的离子方程式 。
（2）将酸浸的尾气循环利用，加入的X气体可以是 。
（3）流程中加入ZnO调pH的目的是 。
（4）滤渣2中的成分是 。
（5）已知ZnS的溶度积Ksp＝1.6×10－24，溶液中Zn2+浓度为0.01mol·L-1，则溶液中S2—浓度大于 mol·L一1，才生成ZnS沉淀。
（6）试设计简单实验方案，判断所得ZnS样品颗粒是否为纳米级 。
