Question

【題目】Ⅰ．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如圖所示，其中X、Y、Z三種元素的質(zhì)子數(shù)之和為21。

（1）寫出W的簡單離子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_____________；氫元素與Z形成原子個數(shù)比為1∶1的化合物，其結(jié)構(gòu)式為__________；

（2）Y的最高價氧化物對應(yīng)的水化物與Y的氫化物恰好完全反應(yīng)，生成物的水溶液呈酸性，其原因是（用離子方程式表示）_______________；

（3）寫出Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液與X在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________，反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移8mol 電子，消耗的還原劑質(zhì)量為_______g；

（4）寫出能說明Y的非金屬性比Z弱的一個實驗事實：_____________；

Ⅱ．往1L體積不變的容器中加入0.200mol CO和1.00mol H2O(g)，在t℃時反應(yīng)：CO+ H2O(g)CO2+ H2達(dá)到平衡，若該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1，則t℃時CO 的轉(zhuǎn)化率為___________；

Ⅲ．甲醇燃料電池是一種相對理想的綠色能源，可用于電動汽車的電源；若該燃料電池以硫酸為電解質(zhì)溶液，總反應(yīng)為：2CH3OH + 3O2= 2CO2+ 4H2O，則其正極的電極反應(yīng)式______________。

Answer 1

【答案】 H-O-O-H NH4++H2ONH3·H2O + H+ C + 4HNO3CO2↑ +4NO2↑ +2H2O 24 O2比N2更容易與氫氣化合（或H2O比NH3更穩(wěn)定，其它合理答案均可） 83.3% O2+ 4H++4e-=2H2O

【解析】

Ⅰ．根據(jù)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置和X、Y、Z三種元素的質(zhì)子數(shù)之和為21確定四種元素分別為C、N、O、S。

（1）H與O形成原子個數(shù)比為1∶1的化合物為H2O2；

（2）Y的最高價氧化物對應(yīng)的水化物為硝酸，Y的氫化物為氨氣，反應(yīng)產(chǎn)物為硝酸銨，NH4+水解使溶液顯酸性；

（3）濃硝酸與碳反應(yīng)的方程式為C+4HNO3CO2↑+4NO2↑+2H2O，根據(jù)化合價變化計算還原劑的質(zhì)量；

（4）根據(jù)和氫氣化合的難易程度、氫化物的穩(wěn)定性以及最高價氧化物的水化物的酸性判斷非金屬性的強弱；

Ⅱ．根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)K=1，用三段式計算CO 的轉(zhuǎn)化率；

Ⅲ．燃料電池的正極是氧氣得到電子，根據(jù)電解質(zhì)溶液為酸性寫出正極的電極反應(yīng)式。

Ⅰ．假設(shè)X的質(zhì)子數(shù)為x，因為X、Y、Z三種元素的質(zhì)子數(shù)之和為21，則x+(x+1)+(x+2)=21，解得x=6，則X為C元素、Y為N元素、Z為O元素、W為S元素。

（1）W為S，其離子結(jié)構(gòu)示意圖為；H元素與Z形成的原子個數(shù)比為1:1的化合物為H2O2，其結(jié)構(gòu)式為H-O-O-H，故答案為；H-O-O-H；

（2）Y的最高價氧化物對應(yīng)的水化物為硝酸，Y的氫化物為氨氣，反應(yīng)產(chǎn)物為硝酸銨，其水溶液呈酸性，因為在水溶液中NH4+可以發(fā)生水解，離子方程式為NH4++H2ONH3·H2O+H+，故答案為NH4++H2ONH3·H2O+H+；

（3）濃硝酸與碳反應(yīng)的方程式為C+4HNO3CO2↑+4NO2↑+2H2O，該反應(yīng)中，C由0價上升至+4價態(tài)，N由+5價下降至+4價態(tài)，若有8mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，消耗還原劑C為2mol，質(zhì)量為24g，故答案為C+4HNO3CO2↑+4NO2↑+2H2O；24；

（4）比較非金屬性的方法有很多，比如氧氣比氮氣更容易與氫氣化合，或水比氨氣更穩(wěn)定等，故答案為O2比N2更容易與氫氣化合或H2O比NH3更穩(wěn)定等；

Ⅱ、設(shè)反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為x，

則平衡常數(shù)K= =1，解得：x=mol，則CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=83.3%，故答案為83.3%；

Ⅲ．若該燃料電池以硫酸為電解質(zhì)溶液，總反應(yīng)為：2CH3OH + 3O2= 2CO2+ 4H2O，則正極上氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+ 4H++4e-=2H2O，故答案為O2+ 4H++4e-=2H2O。