Question

有X、Y、Z三種短周期元素，它們的原子序數(shù)之和為16．X、Y、Z三種元素的常見單質在常溫下都是無色氣體，在適當條件下可發(fā)生如圖所示變化，已知一個B分子中含有Z元素的原子個數(shù)比一個C分子中含有Z元素的原子個數(shù)的少1個．請回答下列問題：
（1）X元素在周期表中的位置是

 

．
（2）用X的單質與Z的單質可制成新型的化學電源（KOH溶液做電解質溶液），兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電，則正極通入

 

（填物質名稱）；負極的電極反應式為

 

．
（3）C與X的單質反應生成A的化學方程式為

 

．
（4）X、Y、Z三種元素可組成一種強酸W，C與W完全反應生成一種鹽．該鹽的水溶液pH

 

7（填“＞”、“=”或“＜”），原因是

 

（用離子方程式表示）．
（5）已知Y的單質與Z的單質生成C的反應是可逆反應，△H＜0．將3mol Y單質、5mol Z單質充入體積為2L的密閉容器中，平衡后C的濃度為1mol?L^-1．下列說法中正確的是

 

．（填寫代號）
a．Y單質、Z單質與C三者化學反應速率之比為1：3：2時，達到化學平衡
b．達到化學平衡時，Y、Z的物質的量之比為1：1
c．該反應的化學平衡常數(shù)為1L²?mol^-2
d．達到化學平衡后，再升高溫度，C的體積分數(shù)增大
（6）已知：
①Y₂（g）+2X₂（g）═2YX₂（g）；△H=+67.7kJ?mol^-1．
②Y₂Z₄（g）+X₂（g）═Y₂（g）+2Z₂X （g）；△H=-534kJ?mol^-1．
則2Y₂Z₄（g）+2YX₂（g）═3Y₂（g）+4Z₂X （g）△H=

 

kJ?mol^-1．

Answer 1

考點：無機物的推斷,位置結構性質的相互關系應用,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,元素周期律與元素周期表專題,化學平衡專題,電化學專題

分析：短周期中形成無色氣體單質的只有H₂、N₂、O₂（稀有氣體除外），三元素的質子數(shù)之和為16，三種單質相互化合可以得到NO、H₂O、NH₃，且一個B分子中含有的Z原子個數(shù)比C分子中少1個，則B為H₂O、C為NH₃、Z為氫，由轉化關系可知，故A為NO，X為氧，Y為氮，以此解答該題．

解答： 解：短周期中形成無色氣體單質的只有H₂、N₂、O₂（稀有氣體除外），三元素的質子數(shù)之和為16，三種單質相互化合可以得到NO、H₂O、NH₃，且一個B分子中含有的Z原子個數(shù)比C分子中少1個，則B為H₂O、C為NH₃、Z為氫，由轉化關系可知，故A為NO，X為氧，Y為氮，
（1）O元素的質子數(shù)為8，氧原子有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，位于第2周期VIA族，故答案為：第2周期ⅥA族；
（2）X的單質與Z的單質可制成新型的化學電源，是氫氧燃料電池，正極通入氧氣，發(fā)生還原反應，氫氣在負極放電，堿性條件下生成水，負極電極反應式為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：氧氣；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）C為NH₃在一定條件下反應生成A為NO，是氨氣的催化氧化，反應方程式為：4NH₃+5O₂

催化劑   .

高溫高壓

4NO+6H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑   .

高溫高壓

4NO+6H₂O；
（4）X、Y、Z三種元素可組成一種強酸W，C與W完全反應生成一種鹽，應為硝酸銨，為強酸弱堿鹽，發(fā)生 NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，水解呈酸性，
故答案為：＜； NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
（5）已知氫氣的單質與氮氣的單質生成氨氣的反應是可逆反應，△H＜0．將3mol 氮氣單質、5mol 氫氣單質充入體積為2L的密閉容器中，平衡后氨氣的濃度為1mol?L^-1．
則            N₂+3H₂

高溫高壓

催化劑

2NH₃，
起始（mol/L）  1.5  2.5       0
轉化（mol/L） 0.5  1.5       1
平衡（mol/L） 1     1        1
a．無論是否達到平衡狀態(tài)，Y單質、Z單質與C三者化學反應速率之比為1：3：2，不能確定是否達到化學平衡，故錯誤；
b．由以上分析可知達到化學平衡時，Y、Z的物質的量之比為1：1，故正確；
c．該反應的化學平衡常數(shù)為=

(1mol/L)2

1mol/L×(1mol/L)3

=1L²?mol^-2，故正確；
d．正反應放熱，則達到化學平衡后，再升高溫度，平衡逆向移動，C的體積分數(shù)減小，故錯誤；
故答案為：bc；
（6）X為O元素，Y為N元素，Z為H元素，則
①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）；△H=+67.7kJ?mol^-1．
②NH₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O （g）；△H=-534kJ?mol^-1．
由蓋斯定律可知，將②×2-①可得2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O （g）△H=（-534kJ?mol^-1）×2-（+67.7kJ?mol^-1）=-1135.7kJ?mol^-1．
故答案為：-1135.7．

點評：本題無機物推斷等，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，推斷該題的突破口為X、Y、Z三種短周期元素的單質為無色氣體，再結合信息與轉化關系推斷，題目難度中等．