(2009?海淀區(qū)一模)X、Y、Z、W均為含有10電子的微粒,W為離子,X、Y、Z為分子,且X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3:4.
(1)X的電子式
;若實驗室用如圖所示裝置制取X,則制取X的化學(xué)反應(yīng)方程式為
Ca(OH)2+2NH4Cl
  △  
.
 
CaCl2+2NH3↑+2H2O
Ca(OH)2+2NH4Cl
  △  
.
 
CaCl2+2NH3↑+2H2O

(2)已知:W+X+H2O→白色沉淀,為進一步確定W,進行如下實驗,請補全實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論:取上述白色沉淀少量置于試管中,
加入氫氧化鈉溶液(或足量氫氧化鈉溶液),若觀察到白色沉淀溶解(或白色沉淀全部溶解),則證明W為Al3+;若觀察到白色沉淀不溶解,則證明W為Mg2+
加入氫氧化鈉溶液(或足量氫氧化鈉溶液),若觀察到白色沉淀溶解(或白色沉淀全部溶解),則證明W為Al3+;若觀察到白色沉淀不溶解,則證明W為Mg2+

(3)常溫下,取10ml pH=a的Y的稀溶液,加水稀釋時pH隨溶液體積的變化如圖所示,則Y的化學(xué)式為
HF
HF
,下列敘述正確的是


①Y溶于水部分電離
②稀釋后所有離子的濃度均減小
③Y的水溶液通常保存在玻璃瓶中
④稀釋后,陰離子的物質(zhì)的量濃度之和增大
(4)已知H2的燃燒熱為285.8kJ/mol.現(xiàn)有Z和H2 的混合氣體共0.2mol,與O2完全燃燒生成H2O(l)和CO2(g),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.0mol,放出的熱量為117.6kJ.寫出Z完全燃燒的熱化學(xué)反應(yīng)方程式
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)△H=-890.2kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)△H=-890.2kJ/mol
.寫出Z和O2在KOH溶液中構(gòu)成燃料電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
分析:(1)10個電子的微粒有:分子:CH4、NH3、H2O、HF、Ne;陰離子:N3-、O2-、F-、OH-、NH2-; 陽離子:Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+,根據(jù)X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3:4,即可確定X為NH3,含有3對共用電子對;Z為CH4,含有4對共用電子對,實驗室制取氨氣的原理為:氨鹽+堿
加熱
氨氣,氨鹽通常用NH4Cl,堿通常用Ca(OH)2;
(2)根據(jù)W+X+H2O→白色沉淀,W為離子,X為NH3,溶于水即得氨水,能與氨水反應(yīng)生成白色沉淀的離子W可能為
Mg2+、Al3+,為進一步確定W,只需取上述白色沉淀少量置于試管中,加氫氧化鈉溶液,觀察是否溶解;
(3)根據(jù)Y為分子,且常溫下取10ml pH=a的Y的稀溶液,加水稀釋時pH隨溶液體積的變化而增大,
稀釋至1000ml時PH<a+2,則Y的水溶液為弱酸,即為氫氟酸,Y化學(xué)式為HF.
(4)根據(jù)H2的燃燒方程式和CH4的燃燒方程式,結(jié)合已知條件計算求解.
解答:解:(1)10個電子的微粒有:分子:CH4、NH3、H2O、HF、Ne;陰離子:N3-、O2-、F-、OH-、NH2-;
 陽離子:Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+
根據(jù)X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3:4,即可確定X為NH3,含有3對共用電子對;Z為CH4,含有4對共用電子對.
實驗室制取氨氣的原理為:氨鹽+堿
加熱
氨氣,氨鹽通常用NH4Cl,堿通常用Ca(OH)2
則X的電子式:,實驗室制取氨氣的方程式為:Ca(OH)2+2NH4Cl
  △  
.
 
CaCl2+2NH3↑+2H2O.
故答案為:;Ca(OH)2+2NH4Cl
  △  
.
 
CaCl2+2NH3↑+2H2O;
(2)根據(jù)W+X+H2O→白色沉淀,W為離子,X為NH3,溶于水即得氨水,能與氨水反應(yīng)生成白色沉淀的離子W可能為
Mg2+、Al3+,生成的白色沉淀可能為Mg(OH)2、Al(OH)3,Mg(OH)2白色沉淀不與NaOH反應(yīng),Al(OH)3白色沉淀與
NaOH反應(yīng),方程式為:Al(OH)3+NaOH═NaAlO2+2H2O,使白色沉淀消失.所以為進一步確定W離子,只需取上述白色沉淀少量置于試管中,加氫氧化鈉溶液,觀察是否溶解,若能溶解則W是Al3+,若不能溶解則W是Mg2+
故答案為:加入氫氧化鈉溶液(或足量氫氧化鈉溶液),若觀察到白色沉淀溶解(或白色沉淀全部溶解),則證明W為Al3+;若觀察到白色沉淀不溶解,則證明W為Mg2+;
(3)根據(jù)Y為分子,且常溫下取10ml pH=a的Y的稀溶液,加水稀釋時pH隨溶液體積的變化而增大,
稀釋至1000ml時PH<a+2,則Y的水溶液為弱酸,即為氫氟酸,Y化學(xué)式為HF.
下列敘述中①Y溶于水部分電離,由于氫氟酸為弱酸,是弱電解質(zhì),所以電離程度為部分電離.故①正確;
②稀釋后所有離子的濃度均減小,由于溶液體積增大,c(H+)、c(F-)都減小,而溶液中c(H+)?c(OH-)═10-14是一個恒定的值,C(H+)減小,則C(OH-)增大,故②錯誤;
③Y的水溶液通常保存在玻璃瓶中,由于氫氟酸能與玻璃反應(yīng),方程式為:SiO2+4HF═SiF4+2H2O,所以不能保存在玻璃瓶中,故③錯誤;
④稀釋后,陰離子的物質(zhì)的量濃度之和增大,根據(jù)溶液中電荷守恒:C(H+)═C(F-)+C(OH-),而C(H+)減小,所以陰離子的物質(zhì)的量濃度之和也減小,故④錯誤.
故答案為:HF;①;
(4)已知H2的燃燒熱為285.8kJ/mol.其熱化學(xué)方程式為:H2(g)+
1
2
O2(g)
 點燃 
.
 
H2O(l);△H═-285.8kJ/mol.
Z為CH4,其燃燒化學(xué)方程式為:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)
設(shè)混合氣體中H2的物質(zhì)的量為x,CH4的物質(zhì)的量為y,
1molH2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol,CH4中碳為-4價,CO2中碳為+4價,則1molCH4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為8mol,
H2(g)+
1
2
O2(g)
 點燃 
.
 
H2O(l);△H═-285.8kJ/mol        
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)
則:
x+y═0.2mol
 2x+8y═1.0mol

解得:
x=0.1mol
y=0.1mol

即0.1molH2放出的熱量為28.58kJ,0.1molCH4放出的熱量為117.6kJ-28.58kJ,為89.02 kJ,
則1molCH4放出的熱量為890.2 kJ,故熱化學(xué)方程式為:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)△H=-890.2 kJ/mol.
CH4中碳元素化合價為-4價,燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2中碳為+4價,失去8e-,同時在KOH溶液中反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镃O32-和H2O,結(jié)合電荷守恒配平可得電極反應(yīng)式:CH4-8e-+10 OH-=CO32-+7H2O,
故答案為:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)△H=-890.2 kJ/mol;CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O.
點評:本題考查10電子微粒、氨氣的實驗室制法、Mg2+和Al3+的檢驗、弱酸的電離、離子守恒、熱化學(xué)方程式的計算等內(nèi)容,難度中等,解題時需抓住10電子微粒進行推斷,結(jié)合相關(guān)知識,尤其是弱酸的電離和離子的電荷守恒,綜合運用進行解題.
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