Question

已知短周期主族元素X、Y、Z、W，原子序數(shù)依次增大且X和Y的原子序數(shù)之和等于Z的原子序數(shù)，X和Z可形成X₂Z，X₂Z₂兩種化合物，W是短周期主族元素中半徑最大的元素．
（1）W在周期表中的位置：

 

．
（2）在一定條件下，容積為1L密閉容器中加入1.2molX₂和0.4molY₂，發(fā)生如下反應(yīng)：
3X₂（g）+Y₂（g）?2YX₃（g）△H反應(yīng)各物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化如下：
①計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
②若升高溫度平衡常數(shù)K減小，則△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
③改變下列條件，能使該平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)且平衡常數(shù)不變的是

 

（填字母）．
a．增大壓強(qiáng)    b．降低溫度     c．使用催化劑        d．增大反應(yīng)物的濃度
（3）常見液態(tài)化合物X₂Z₂的稀溶液易被催化分解，可使用的催化劑為

 

（填字母）．
a．MnO₂b．FeCl₃c．Na₂SO₃d．KMnO₄
（4）A是四種元素中三種元素組成的電解質(zhì)，溶液呈堿性，將常溫下0.1mol?L^-1的A溶液稀釋至原體積的10倍后溶液的pH=12，則A的電子式為

 

．
（5）以X₂為燃料可制成燃料電池．已知：2X₂（g）+Z₂（g）=2X₂Z（l）△H=-572KJ?mol^-1
該燃料電池釋放228.8KJ電能時(shí)，生成1mol液態(tài)X₂Z，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線

專題：元素周期律與元素周期表專題,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：短周期主族元素X、Y、Z、W，原子序數(shù)依次增大，X和Z可形成X₂Z，X₂Z₂兩種化合物，則X為H元素，Z為O元素，X和Y的原子序數(shù)之和等于Z的原子序數(shù)，設(shè)Y的原子序數(shù)為x，則1+x=8，x=7，即Y為N元素，又X、Y、Z、W都是短周期主族元素，且原子序數(shù)依次增大，W是短周期主族元素中半徑最大的元素，則W為Na元素，以此解答題中各小問：
（1）W為Na元素，原子序數(shù)為11，在元素周期表中第三周期第ⅠA族；
（2）①反應(yīng)3X₂（g）+Y₂（g）?2YX₃（g）的平衡常數(shù)k=

c2(YX3)

c3(X2)?c(Y2)

，由圖可知，平衡時(shí)，X2、Y2、YX3的物質(zhì)的量濃度分別為0.6mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L，代入平衡常數(shù)k計(jì)算；②若升高溫度平衡常數(shù)K減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，據(jù)此判斷；③反應(yīng)3X2（g）+Y2（g）?2YX3（g）正反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，使用催化劑平衡不移動(dòng)，平衡常數(shù)只受溫度影響，據(jù)此回答；
（3）常見液態(tài)化合物H2O2的稀溶液易被催化分解，可使用的催化劑由課本知識可知選ab；
（4）A是四種元素中三種元素組成的電解質(zhì)，溶液呈堿性，A可能是NaOH或NaNO2，將常溫下0.1mol?L-1的A溶液稀釋至原體積的10倍后溶液的pH=12，說明A是強(qiáng)堿，為NaOH，據(jù)此寫A的電子式
（5）電池的能量轉(zhuǎn)化率=

實(shí)際產(chǎn)生能量

理論產(chǎn)生能量

×100%．

解答： 解：短周期主族元素X、Y、Z、W，原子序數(shù)依次增大，X和Z可形成X₂Z，X₂Z₂兩種化合物，則X為H元素，Z為O元素，X和Y的原子序數(shù)之和等于Z的原子序數(shù)，設(shè)Y的原子序數(shù)為x，則1+x=8，x=7，即Y為N元素，又X、Y、Z、W都是短周期主族元素，且原子序數(shù)依次增大，W是短周期主族元素中半徑最大的元素，則W為Na元素，
（1）W為Na元素，原子序數(shù)為11，在元素周期表中第三周期第ⅠA族，故答案為：第三周期第ⅠA族；
（2）①反應(yīng)3X₂（g）+Y₂（g）?2YX₃（g）的平衡常數(shù)k=

c2(YX3)

c3(X2)?c(Y2)

，由圖可知，平衡時(shí)，X2、Y2、YX3的物質(zhì)的量濃度分別為0.6mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L，平衡常數(shù)k=

0．42

0．63×0.2

=

100

27

，故答案為：

100

27

；
②若升高溫度平衡常數(shù)K減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：＜；
③反應(yīng)3X2（g）+Y2（g）?2YX3（g）正反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，且平衡常數(shù)只受溫度影響，a．增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小方向移動(dòng)，即正反應(yīng)方向，且平衡常數(shù)不變，故選a； b．降低溫度，平衡常數(shù)改變，故b不符合題意； c．使用催化劑平衡不移動(dòng)故c不符合題意；d．增大反應(yīng)物的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)且平衡常數(shù)不變，故選d；故答案為：ad；
（3）常見液態(tài)化合物H2O2的稀溶液易被催化分解，可使用的催化劑由課本知識可知選ab，故答案為：ab；
（4）A是四種元素中三種元素組成的電解質(zhì)，溶液呈堿性，A可能是NaOH或NaNO2，將常溫下0.1mol?L-1的A溶液稀釋至原體積的10倍后溶液的pH=12，說明A是強(qiáng)堿，為，故答案為：；
（5）已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-572KJ?mol-1，以H2為燃料可制成燃料電池，該燃料電池釋放228.8KJ電能時(shí)，生成1mol液態(tài)H2O，則電池的能量轉(zhuǎn)化率=

實(shí)際產(chǎn)生能量

理論產(chǎn)生能量

×100%=

228.8

572 2

×100%=80%，故答案為：80%．

點(diǎn)評：本題考查較為綜合，涉及元素的推斷、化學(xué)平衡圖象問題、平衡有關(guān)計(jì)算、平衡常數(shù)、外界條件對平衡移動(dòng)影響、催化劑選擇、電子式的書寫、鹽類的水解以及化學(xué)反應(yīng)與能量等問題，題目具有一定難度，本題正確推斷元素的種類是做題的關(guān)鍵．