钒是一种重要的合金元素,还用于催化剂和新型电池。从含钒固体废弃物（含有SiO₂、Al₂O₃及其他残渣）中提取钒的一种新工艺主要流程如下:

部分含钒化合物在水中的溶解性如下表:

物质	V2O5	NH4VO3	VOSO4	(VO2)2SO4
溶解性	难溶	难溶	可溶	易溶

 
请回答下列问题:
（1）反应①所得溶液中除H⁺之外的阳离子有______。 
（2）反应②碱浸后滤出的固体主要成分是______（写化学式）。 
（3）反应④的离子方程式为__________。 
（4）25 ℃、101 kPa时,4Al(s)+3O₂(g)2Al₂O₃(s)　ΔH₁= —a kJ·mol^-1，4V(s)+5O₂(g)2V₂O₅(s)　ΔH₂=—b kJ·mol^-1。用V₂O₅发生铝热反应冶炼金属钒的热化学方程式是___________。 
（5）钒液流电池（如下图所示）具有广阔的应用领域和市场前景,该电池中隔膜只允许H⁺通过。电池放电时负极的电极反应式为_______,电池充电时阳极的电极反应式是________。 

氮化硅（Si₃N₄）是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中,通过以下反应制得:
　SiO₂(s)+　C(s)+　N₂(g)　Si₃N₄(s)+　CO(g)
（1）配平反应中各物质的化学计量数______,已知生成1 mol氮化硅（Si₃N₄）放出1 591.2 kJ的热量,该反应每转移1 mol e^-,放出______kJ的热量。 
（2）该反应的平衡常数表达式为K=____。升高温度,其平衡常数______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 

（3）该化学反应速率与反应时间的关系如上图所示,t₂时引起v(正)突变、v(逆)渐变的原因是_________,t₃引起变化的因素为_________,t₅时引起v(逆)大变化、v(正)小变化的原因是_________。 
（4）利用右图装置,可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于___处。若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为____________。

已知元素X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。X原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍;Z原子L电子层上有2对成对电子,R⁺原子核外有3层电子且各层均处于全满状态。请回答下列问题:
（1）R基态原子的外围电子排布式为____,其基态原子有__种能量不同的电子。 
（2）元素X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为（用元素符号表示）____。 
（3）与XYZ^-互为等电子体微粒的化学式为______（写出一种即可）,XYZ^-的中心原子的杂化方式为_____。 
（4）R²⁺与NH₃形成的配离子中,提供孤对电子的原子是__。 
（5）已知Z、R能形成两种化合物,其晶胞如图所示,甲的化学式为__,乙的化学式为__;高温时,甲易转化为乙的原因为_____________。
（6）若甲晶体中一个晶胞的边长为a pm,则甲晶体的密度为______g·cm^-3（写出含a的表达式,用N_A表示阿伏加德罗常数的值）。 

钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴,某学生设计流程如下(废料中含有Al、Li、Co₂O₃和Fe₂O₃等物质)。

已知:①物质溶解性:LiF难溶于水,Li₂CO₃微溶于水；
②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表。

	Fe3+	Co2+	Co3+	Al3+
pH(开始沉淀)	1.9	7.15	-0.23	3.4
pH(完全沉淀)	3.2	9.15	1.09	4.7

 
请回答:
(1)步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是_________________________。
(2)写出步骤Ⅱ中Co₂O₃与盐酸反应生成Cl₂的离子方程式: ________________。
(3)步骤Ⅲ中Na₂CO₃溶液的作用是调节溶液的pH,应使溶液的pH不超过______；废渣中的主要成分除了LiF外,还有______。
(4)NaF与溶液中的Li⁺形成LiF沉淀,此反应对步骤Ⅳ所起的作用是是________。
(5)在空气中加热5.49 g草酸钴晶体(CoC₂O₄·2H₂O)样品,受热过程中不同温度范围内分别得到一种固体物质,其质量如表。

温度范围/℃	固体质量/g
150~210	4.41
290~320	2.41
890~920	2.25

 
①加热到210 ℃时,固体质量减轻的原因________________________________。 
②经测定,加热到210~290 ℃过程中的生成物只有CO₂和钴的氧化物,此过程发生反应的化学方程式为_____。[已知M(CoC₂O₄·2H₂O)="183" g·mol^-1]

锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O₂+4OH^–+2H₂O===2Zn(OH)₄^2-。下列说法正确的是（ ）

A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动

B．充电时，电解质溶液中c(OH－) 逐渐减小

C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–= Zn(OH)42－

D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）