[化学——选修3：物质结构与性质]（10分）
下图分别是金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管的结构示意图。图中小黑点或小黑圈均代表碳原子。
（1）四种物质互称为 。写出碳原子的基态电子排布图 。
（2）试比较：第一电离能I1（C）、I1（N）、I1（O）由大到小的顺序为 。
（3）石墨中存在的作用力有 。
A. 共价键 B. 金属键 C. 氢键
D. 配位键 E. 分子间作用力
石墨中碳原子采取的杂化方式是 。
（4）C的熔沸点比A （填“高”或“低”）原因是 。
（5）金刚石晶胞结构如下图所示，若金刚石的密度为ρ g·cm-3，试计算碳原子的半径为 pm（用含ρ式子表示，不必化简）。
（9分）钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。
请回答下列问题：
（1）Fe位于元素周期表中第____________周期，第___________族。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式 。
（3）制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2·x H2O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：
（4）反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于 ℃即可。
| TiCl4 | Mg | MgCl2 | Ti |
熔点/℃ | －25.0 | 648.8 | 714 | 1667 |
沸点/℃ | 136.4 | 1090 | 1412 | 3287 |
（5）用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+ ，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH4Fe（SO4）2标准溶液V mL，则TiO2质量分数为___________________。（用代数式表示）
（6）由CO和H2合成甲醇的方程式是：CO（g）＋2H2（g）
CH3OH（g）。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H2 mol。
（9分）硫代硫酸钠又名“大苏打”，溶液具有弱碱性和较强的还原性，是棉织物漂白后的脱氯剂，定量分析中的还原剂。硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得，装置如图所示
已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在。
（1）某研究小组设计了制备Na2S2O3·5H2O装置和部分操作步骤如下：
步骤1：如图连接好装置后， ，将D中导管末端浸入水中，微热烧瓶观察气泡和水柱检查装置A、C、D气密性。
步骤2：加入药品，打开K1、关闭K2，向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸，加热。装置B中的药品可选用下列物质中的。
A．NaOH溶液 B．浓H2SO4 C．酸性KMnO4溶液 D．饱和NaHSO3溶液
步骤3：C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少，当C中溶液的pH 接近7时，打开K2 ，关闭K1即停止C中的反应，停止加热。“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是______________________（用离子方程式表示）。
步骤4：过滤C中的混合液，将滤液经过加热浓缩，趁热过滤，再将滤液冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品。
（2）Na2S2O3性质的检验：向足量的新制氯水中滴加少量Na2S2O3溶液，氯水颜色变浅，检查反应后溶液中含有硫酸根，写出该反应的化学方程式_________________。
（3）常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+浓度，步骤如下：取废水25.00mL ，控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；过滤、洗涤后，用适量稀盐酸溶解，此时CrO42-全部转化为Cr2O72-；再加过量KI溶液，充分反应后得混合溶液V mL,将其分成4等份，加入淀粉溶液作指示剂，用0.0010 mol·L-1 的Na2S2O3溶液进行滴定，相关数据记录如下表所示：
编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
消耗Na2S2O3标准溶液的体积/mL | 18.02 | 17.98 | 18.00 | 20.03 |
部分反应离子方程式为：
①Cr2O72- + 6I- + 14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O ；②I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O64-。
则判断达到滴定终点的现象是__________________。
废水中Ba2+的物质的量浓度为__________________。
（11分）铜是与人类关系非常密切的常见金属。
Ⅰ．已知常温下，在溶液中Cu2+稳定，Cu+易在酸性条件下发生反应：2Cu+ = Cu2++ Cu。
（1）CuH中H元素化合价为 。
（2）目前制备纳米级Cu2O的一种方法:在氢氧化铜悬浊液中滴入N2H4·H2O水溶液，充分反应后即可得到Cu2O，同时产生无色无味的气体。上述制备过程中总反应的化学方程式为 。
（3）一定条件下，在CuSO4中加入NH4H反应生成氢化亚铜（CuH）。将CuH溶解在足量稀硫酸中，当产生6.72 L H2（标准状况下）时，参加反应的硫酸的物质的量为 。
Ⅱ．孔雀石呈绿色，是一种名贵的宝石。其主要成分是xCu（OH）2·yCuCO3。某兴趣小组为探究孔雀石组成，利用下图所示的装置（夹持仪器省略）进行实验：
步骤1：检查装置的气密性，将研细的样品置于硬质玻璃管中。
步骤2：称量相关装置的质量，打开活塞K，鼓入空气，一段时间后关闭。
步骤3：加热装置B直至装置C中无气泡产生。
步骤4：_________________________。
步骤5：冷却至室温，称量相关装置的质量。
（1）请补充步骤4操作内容：_____________________________。
（2）若无装置E，则实验测定的x/y的值将__________（选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
（3）某同学在实验过程中采集了如下数据：
A．反应前硬质玻璃管与样品的质量163.8g
B．反应后硬质玻璃管中残留固体质量20g
C．装置C实验后增重2.25g
D．装置D实验后增重5.5g
为测定x/y的值，你认为可以选用上述所采集数据中的_______________（写出所有组合的字母代号）任一组即可进行计算，并根据你的计算结果，写出孔雀石组成的化学式____________。
（7分）室温下，现有A、B、C、D、E、F六种常见化合物，已知它们的阳离子有K+、Ag+、Ca2+、Ba2+、Fe2+、Al3+，阴离子有Cl-、OH-、CH3COO-、NO3-、SO42-、CO32-，现将它们分别配成0.1 mol/L的溶液，进行如下实验：（已知：室温下，饱和氢氧化钙溶液浓度约为0.00165 g/mL）
①测得溶液A、C、E呈碱性，且碱性为A > E > C；
②向B溶液中滴加Na2S溶液，出现难溶于强酸且阴阳离子个数比为1∶2的黑色沉淀；
③向D溶液中滴加Ba（NO3）2溶液，无明显现象；
④向F溶液中滴加氨水，生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
根据上述实验现象，回答下列问题：
（1）写出下列化合物的化学式：A _____________、B _____________、C _____________。
（2）实验④中白色沉淀变为红褐色对应的化学方程式：_____________________________。
（3）D与E的溶液反应离子方程式是：__________________________________。
（9分）某氯的氧化物A常温下为气态，测得该气体对空气的相对密度为3.0，A溶于水可得只含单一溶质B的弱酸性溶液，B溶液在放置过程中酸性会增强。常温下，气体A与NH3反应生成离子晶体C、气体单质D和常见液体E，D为空气中含量最多的物质。气体A可用氯气与潮湿的Na2CO3 反应制得，同时生成两种钠盐。请回答下列问题：
（1）气体A的化学式为 。
（2）用化学方程式表示B溶液酸性增强的原因 。
（3）气体A与NH3反应的化学方程式为 ，该反应体现气体A具有 性。
（4）试写出制取气体A的化学方程式为 。
（5）设计实验探究离子晶体C中阳离子的成分 。
