（12分）碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度位列第14位，远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题：
（1）基态碳原子的电子排布式为 。
（2）在CO2分子中，碳原子采用 杂化轨道与氧原子成键。
（3）COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl2分子的空间构型为 。
（4）二茂铁(5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量：可用配位剂邻二氮菲（
），它能与Fe2+形成红色配合物（如图1），该配离子中Fe2+与氮原子形成配位键共有 个。
（5）普鲁士蓝可用作染料，它的结构如图2所示。
普鲁士蓝中，n(K＋)∶n(Fe3＋)∶n(Fe2＋)∶n(CN－)= 。
（6）CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体相似，但CaC2晶体中哑铃C22－的存在，使晶胞沿一个方向拉长（如图3）。CaC2中C22－与O22+互为等电子体，O22+的电子式可表示为 。
已知CaC2晶体密度为ag·cm－3，NA表示阿伏加德罗常数，则CaC2晶胞体积为 cm3。
（15分）硫酸工业产生的废气A（主要成分：SO2、O2、N2、CO2等）排放到空气中会污染环境。某化学兴趣小组对废气A的组成进行探究，请回答下列问题。
（1）同学甲设计实验检验废气A中含有CO2，应选择的试剂有 。
A．NaOH溶液 B．酸性KMnO4溶液 C．澄清石灰水 D．盐酸
（2）同学乙欲测定废气A中SO2的含量，取a L废气A并设计了如下装置进行实验。
①为了保证实验成功，装置A应具有的现象是 ，搅拌的目的是 。
②同学丙认为A装置前后的质量差就是a L废气中含有的SO2的质量，然后进行含量计算。经小组讨论后，同学丁提出疑问，按照同学丙的实验，若废气中SO2完全被吸收，则最后测定的结果应该偏大，同学丁推断的理由是 。
（3）兴趣小组的同学查阅资料发现可利用硫酸工业废气A制备皓矾（ZnSO4•7H2O）。实验模拟制备皓矾工业流程如下：
①“氧化”中加入硫酸铁发生反应的离子方程式是 。
②加入Zn粉的目的是 。
③固体A主要成分是 。
④操作b得到纯净皓矾晶体，必要的操作是 、 、过滤、洗涤、干燥。
（9分）高铁酸钠是一种高效多功能水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为：在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4，过滤得到粗产品，再用NaOH溶液溶解，重结晶，用有机溶剂脱碱，低温烘干得到固体样品。反应方程式为：
3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH＝2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O
（1）上述制备过程中，用NaOH溶液溶解粗产品而不用水的原因是 。
（2）高铁酸钠电池是一种新型可充电电池，电解质为NaOH溶液，放电时负极材料为Zn，正极产生红褐色沉淀，写出该电池反应方程式 。
（3）生产高铁酸钠的原料之一Fe(NO3)3用黑色粉末Fe（含有Fe3O4）与稀硝酸反应制备。准确称取该黑色粉末13．12g，加入200mL 4 mol·L-1 HNO3搅拌，固体完全溶解，共收集到标准状况下2688mL的气体，经分析其中只含有NO，并测得此时溶液中c(H+)＝0．4mol·L-1（设反应前后溶液体积不变）。通过以上数据，计算该黑色粉末中Fe的质量分数。（写出计算过程，结果保留两位小数）
（16分）（1）P2O5是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P2O5干燥的是______
a．NH3 b．HI c．SO2 d．CO2
（2）KClO3可用于实验室制O2，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1∶1。写出该反应的化学方程式：__________
（3）工业生产甲醇的常用方法是：CO(g)+2H2(g）
CH3OH(g） △H = —90．8kJ/mol。
已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l） △H = -571．6kJ/mol；
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g） △H = -566．0kJ/mol
计算2CH3OH（g）+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l） △H = 。
（4）某实验小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时，负极是 极（填“a”或 “b”）；
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池负极反应的离子方程式为 。
（5）电解法促进橄榄石（主要成分是Mg2SiO4）固定CO2的部分工艺流程如下：
已知：Mg2SiO4(s）+4HCl(aq)
2MgCl2(aq）+SiO2 (s）+ 2H2O(l） △H =－49．04 kJ·mol-1
①某橄榄石的组成是Mg9FeSi5O20，用氧化物的形式可表示为 。
②在上图虚框内补充一步工业生产流程 。
③ 经分析，所得碱式碳酸镁产品中含有少量NaCl和Fe2O3。为提纯，可采取的措施依次为：对溶解后所得溶液进行除铁处理、对产品进行洗涤处理。判断产品洗净的操作是 。
（18分）1000mL某待测液中除含有0．2 mol·L－1的Na＋外，还可能含有下列离子中的一种或多种：
阳离子 | K+、NH4+、Fe3+、Ba2+ |
阴离子 | Cl－、Br－、CO32－、HCO3－、SO32－、SO42－ |
现进行如下实验操作（所加试剂均过量）：
（1）写出生成白色沉淀B的离子方程式：_______________。
（2）待测液中肯定不存在的阳离子是_____________。
（3）若无色气体D是单一气体：
①将阴离子的物质的量浓度填入下表中（一定不存在的填“0”，不能确定的填“?”）：
阴离子 | Cl－ | Br－ | CO32－ | HCO3－ | SO32－ | SO42－ |
浓度/ mol·L－1 |
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②判断原溶液中K＋是否存在，若存在，求其物质的量浓度的最小值，若不存在，请说明理由：__________。
（4）若无色气体D是混合气体：
①待测液中一定含有的阴离子是__________。
②沉淀A中能还原稀硝酸的成分是________________（写化学式）。
（10分）为探索工业废料的再利用，某化学兴趣小组设计了如下左图实验方案，用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。
请回答：
（1）步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是 ，该操作中除用到烧杯和玻璃棒外，还必须用到的玻璃仪器有 。
（2）溶液A中的离子主要有 ；试剂X是 。
（3）进行步骤Ⅱ时，该小组用如上图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是(用离子方程式表示） ；为了避免固体C减少，改进的措施是 。
（4）用固体F制备CuSO4溶液的化学方程式是2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O，这样做的好处是 。
