【化学—物质结构与性质】（15分）石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）
（1）图甲中，1号C与相邻C形成
键的个数为____________________________。
（2）图乙中，1号C的杂化方式是________________，该C与相邻C形成的键角_______（填“>”“<”或“=”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散到H2O中，则氧化石墨烯可与H2O形成氢键的原子有_________（填元素符号）。
（4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为_____________，该材料的化学式为__________。
【化学—选修2：化学与技术】（15分）化学是人类进步的关键，化学为人类的生产、生活提供了物质保证。氮的化合物是重要的化工原料，在工农业生产中有很多重要应用。工业上合成氨的流程示意图如下：
回答下列问题：
（1）25℃时合成氨反应热化学方程式为：N2(g)+3H2(g) 
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。在该温度时，取1molN2和3molH2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ。其原因是___________________________________________________________。
（2）原料氢气的来源是水和碳氢化合物，写出工业生产中分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式：___________________________， 。
（3）设备B的名称________________，其中m和n是两个通水口，入水口是 （填“m”或“n”），不宜从相反方向通水的原因_________________________________。
（4）设备C的作用是____________________________________________________。
（5）为了提高其产量，降低能耗，近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内，在较低的温度和压强条件下合成氨，获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析，电磁场对合成氨反应的作用是_________________________________________________________________________________；
与传统的合成氨的方法比较，该方法的优点是________________________________________。
（15分）目前“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。请回答下列问题：
I．甲烷自热重整是一种先进的制氢方法，其反应方程式为：CH4(g) + H2O(g)
CO(g) + 3H2(g)
（1）阅读下图，计算该反应的反应热ΔH = _______________kJ/mol。
II．用CH4或其他有机物、O2为原料可设计成燃料电池。
（2）以CnH2nOn、O2为原料，H2SO4溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为______________。
（3）以CH4、O2为原料，100 mL 0.15 mol/L NaOH溶液为电解质设计成燃料电池，若放电时参与反应的氧气体积为448 mL（标准状况），产生的气体全部被溶液吸收，则所得溶液中溶质的成分及物质的量之比为____________________，各离子浓度由大到小的顺序为________________________________________。
III．利用I2O5消除CO污染的反应为：5CO(g) + I2O5(s)5CO2(g) + I2(s)，不同温度下，向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入4 mol CO，测得CO2的体积分数随时间t变化曲线如图。请回答：
（4）T2时，0 ~ 0.5 min内的反应速率v(CO) = ____________________。
（5）T1时化学平衡常数K = _________________________。
（6）下列说法不正确的是____________________（填字母序号）。
A．容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态
B．两种温度下，c点时体系中混合气体的压强相等
C．d点时，增大体系压强，CO的转化率不变
D．b点和d点时化学平衡常数的大小关系：Kb < Kd
IV．（7）电解CO制备CH4和W，工作原理如图所示，其原理用电解总离子方程式解释是_____________。
（14分）铝硅合金材料性能优良。铝土矿（含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等）干法制取该铝硅合金的工艺如下：
（1）焙烧除铁反应：
4(NH4)2SO4 + Fe2O3 
2NH4Fe(SO4)2 + 3H2O + 6NH3↑
（Al2O3部分发生类似反应）。氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图，最适宜焙烧温度为 。指出气体Ⅰ的用途 （任写一种）。
（2）操作①包括：加水溶解、 。若所得溶液中加入过量NaOH溶液，含铝微粒发生反应的离子方程式为 。
（3）用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3。任写一个高温下中间体又与Al2O3反应生成铝、硅单质的化学方程式 。
（4）若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有 ，假设该溶液中Al3+物质的量浓度为1.0 × 10-3mol/L，如果要将溶液在中的金属阳离子分离，则应控制溶液pH的范围为 （计算结果保留2位有效数字）。
（已知：Ksp[Fe(OH)3] = 8.0 × 10-38，Ksp[Al(OH)3] = 1.0 × 10-33，lg5 = 0.7）
（本题共14分）肉桂酸是香料、化妆品、医药、塑料和感光树脂等的重要原料。实验室用下列反应制取肉桂酸。
药品物理常数
| 苯甲醛 | 乙酸酐 | 肉桂酸 | 乙酸 |
溶解度（25℃，g/100g水） | 0.3 | 遇热水水解 | 0.04 | 互溶 |
沸点（℃） | 179.6 | 138.6 | 300 | 118 |
相对分子质量 | 106 | 102 | 148 | 60 |
填空：
Ⅰ．合成：反应装置如图所示。向三颈烧瓶中先后加入研细的无水醋酸钠、4.8g苯甲醛和5.6g乙酸酐，振荡使之混合均匀。在150~170℃加热1小时，保持微沸状态。
（1）空气冷凝管的作用是_______________________________________。
（2）该装置的加热方法是_____________________________。加热回流要控制反应呈微沸状态，如果剧烈沸腾，会导致肉桂酸产率降低，可能的原因是______________________________________。
（3）不能用醋酸钠晶体（CH3COONa·3H2O）的原因是____________________________________。
Ⅱ．粗品精制：将上述反应后得到的混合物趁热倒入圆底烧瓶中，进行下列操作：
（4）加饱和Na2CO3溶液除了转化醋酸，主要目的是__________________________________。
（5）操作I是_________________________________；
（6）设计实验方案检验产品中是否含有苯甲醛_______________________________________。
（7）若最后得到纯净的肉桂酸5.0g,则该反应中的产率是____________（保留两位有效数字）。
利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是
选项 | ① | ② | ③ | 实验结论 |
|
A | 浓盐酸 | MnO2 | NaBr溶液 | 氧化性Cl2>Br2 | |
B | 浓硫酸 | Na2SO3 | FeCl3溶液 | SO2具有还原性 | |
C | 浓氨水 | 生石灰 | AlCl3溶液 | Al(OH)3具有两性 | |
D | 醋酸 | Na2CO3 | Na2SiO3 | 非金属性：C>Si |
