[化学──选修3：物质结构与性质](15分)
稀土元素是指元素周期表中原子序数为57 到71 的15种镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc）和钇（Y）共17 种元素。稀土有“工业维生素”的美称，如今已成为极其重要的战略资源。
（1）钪（Sc）为21号元素，其基态原子M能层电子数为 。镝（Dy）的基态原电子排布式为[Xe]4f106s2，一个基态镝原子所含的未成对电子数为 。
（2）稀土元素最常见的化合价为+3价，但也有少数还有+4价。请根据下表中的电离能数据判断表中最有可能有+4价的元素是 。
几种稀土元素的电离能（单位：kJ·mol-1）
元素 | I1 | I2 | I3 | I1+I2+I3 | I4 |
Sc（钪） | 633 | 1235 | 2389 | 4257 | 7019 |
Y（钇） | 616 | 1181 | 1980 | 3777 | 5963 |
La（镧） | 538 | 1067 | 1850 | 3455 | 4819 |
Ce（铈） | 527 | 1047 | 1949 | 3523 | 3547 |
（3）离子化合物 Na3[Sc(OH)6]中，存在的作用力除离子键外还有 。
（4）Sm（钐）的单质与1，2-二碘乙烷可发生如下反应：Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为 ，1mol CH2=CH2中含有的σ键数目为 。常温下1，2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体，其主要原因是 。
（5）PrO2（二氧化镨）的晶体结构与CaF2相似，晶胞中Pr（镨）原子位于面心和顶点。则PrO2（二氧化镨）的晶胞中有 个氧原子。
（6）Ce（铈）单质为面心立方晶体，其胞参数为a=516pm。晶胞中Ce（铈）原子的配位数为 ，列式表示Ce（铈）单质的密度： g·cm-3（不必计算出结果）
【化学——选修2化学与技术】(15分)
（一）（6分）下列叙述正确的是（ ）
A．合成氨的“造气”阶段会产生废气
B．电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放
C．电解制铝的过程中，作为阳极材料的无烟煤不会消耗
D．使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染
（二）工业生产Na2S常用方法是无水芒硝(Na2SO4)一碳还原法，其流程示意图如下：
（1）若煅烧阶段所得气体为等物质的量的CO和CO2。写出煅烧时发生的总反应方程式： 。
（2）用碱液浸出产品比用热水更好，理由是 。
（3）废水中汞常用硫化钠除去，汞的除去率与溶液pH和硫化钠实际用量与理论用量比值x的关系如图所示。
为使除汞达到最佳效果，应控制条件是 。
（4）取Na2S(含少量NaOH)，加入到CuSO4溶液中，充分搅拌，若反应后溶液pH＝4，此时溶液中c(S2－)＝ mol·L－1。
[已知：CuS的Ksp＝8.8×10－36；Cu(OH)2的Ksp＝2.2×10－20(保留2位有效数字)]。
（5）纳米Cu2O常用电解法制备，制备过程用铜棒和石墨棒做电极，Cu(NO3)2做电解液。电解生成Cu2O应在 ；该电极pH将 (填“升高”“不变”或“降低”)，用电极方程式解释pH发生变化的原因 。
(15分)氮的氢化物NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
（1）已知25℃时，几种难溶电解质的溶度积如下表所示：
氢氧化物 | Cu(OH)2 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
Ksp | 2.2×10-20 | 4.0×10-38 | 8.0×10-16 | 1.8×10-11 |
向Cu2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+浓度都为0.01mol·L-1的溶液中缓慢滴加稀氨水，产生沉淀的先后顺序为 （用化学式表示）。
（2）实验室制备氨气的化学方程式为 。
工业上，制备肼（N2H4）的方法之一是用次氯酸钠溶液在碱性条件下与氨气反应。以石墨为电极，将该反应设计成原电池，该电池的负极反应为 。
（3）在3 L密闭容器中，起始投入4 mol N2和9 mol H2在一定条件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如表所示：
温度(K) | 平衡时NH3的物质的量(mol) |
T1 | 2.4 |
T2 | 2.0 |
已知：破坏1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH3(g)中的化学键消耗的能量。
①则T1 T2（填“>”、“<”或“=”）。
②在T2 K下，经过10min达到化学平衡状态，则0～10min内H2的平均速率v(H2)= ，平衡时N2的转化率α（N2）= 。若再增加氢气浓度，该反应的平衡常数将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
③下列图像分别代表焓变（△H）、混合气体平均相对分子质量（
）、N2体积分数φ（N2）和气体密度（ρ）与反应时间关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是 。
(14分)亚磷酸（H3PO3）是二元酸，H3PO3溶液存在电离平衡：H3PO3
H+ + H2PO3－。亚磷酸与足量NaOH溶液反应，生和Na2HPO3。
（1）①写出亚磷酸与少量NaOH溶液反应的离子方程式 。
②根据亚磷酸（H3PO3）的性质可推测Na2HPO3稀溶液的pH 7（填“>”、“<”或“=”）。
③某温度下，0.1000 mol·L－1的H3PO3溶液中c (H+)＝2.5×10－2 mol·L－1，除OH—之外其他离子的浓度由大到小的顺序是 ，该温度下H3PO3电离平衡的平衡常数K= 。（H3PO3第二步电离忽略不计，结果保留两位有效数字）
（2）亚磷酸具有强还原性，可使碘水褪色，该反应的化学方程式 。
（3）电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸，装置示意图如下：
说明：阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。
①阴极的电极反应式为 。
②产品室中生成亚磷酸的离子方程式为 。
（14分）3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广，广泛用于药物合成，还用作食品的着香剂。其相对分子质量为130，常温下为无色液体，沸点181℃，受热温度超过95℃摄氏度时就会分解；易溶于水，与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶；实验室可用以乙酸乙酯和金属钠为原料制备。乙酸乙酯相对分子质量为88，常温下为无色易挥发液体，微溶于水，沸点77℃。
【反应原理】
【实验装置】
【实验步骤】
1．加热反应：向反应装置中加入32 mL（28.5g，0.32mol）乙酸乙酯、少量无水乙醇、1.6 g（0.07mol）切细的金属钠，微热回流1.5~3小时，直至金属钠消失。
2．产物后处理：冷却至室温，卸下冷凝管，将烧瓶浸在冷水浴中，在摇动下缓慢的加入32 mL 30%醋酸水溶液，使反应液分层。用分液漏斗分离出酯层。酯层用5%碳酸钠溶液洗涤，有机层放入干燥的锥形瓶中，加入无水碳酸钾至液体澄清。
3．蒸出未反应的乙酸乙酯：将反应液在常压下蒸馏至100℃。然后改用减压蒸馏，得到产品2.0g。
回答下列问题：
（1）从反应原理看，无水乙醇的作用是 。
（2）反应装置中加干燥管是为了 。两个装置中冷凝管的作用 （填“相同”或“不相同”），冷却水进水口分别为 和 （填图中的字母）。
（3）产物后处理中，滴加稀醋酸的目的是 ，稀醋酸不能加多了，原因是 。用分液漏斗分离出酯层的操作叫 。碳酸钠溶液洗涤的目的是 。加碳酸钾的目的是 。
（4）采用减压蒸馏的原因是 。
（5）本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是 (填正确答案标号)。
A．10％ B．22％ C．19％ D．40％
茶叶中铁元素的检验可经过以下四个步骤完成：将茶叶灼烧灰化→用浓硝酸溶解茶叶灰→过滤得到的滤液→检验滤液中的Fe3＋。下图是可能用到的实验用品。
有关该实验的说法中正确的是
A．第一步需选用仪器①、②和⑨，①的名称叫钳埚
B．第二步用浓硝酸溶解茶叶并加蒸馏水稀释，选用④、⑥和⑦
C．要完成第三步，需选用④、⑤和⑦，除夹持仪器外还缺滤纸
D．第四步，若滤液中含有Fe3＋，加入⑧中的溶液后滤液会显红色
