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：
3X₂（g）+Y₂（g）?2YX₃（g）△H反應各物質的量濃度隨時間變化如下：
①計算該溫度下此反應的平衡常數(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方向移動且平衡常數(shù)不變的是

 

（填字母）．
a．增大壓強    b．降低溫度     c．使用催化劑        d．增大反應物的濃度
（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，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，生成1mol液態(tài)X₂Z，該電池的能量轉化率為

 

．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用,常見化學電源的種類及其工作原理,物質的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：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，X2、Y2、YX3的物質的量濃度分別為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移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，據(jù)此判斷；③反應3X2（g）+Y2（g）?2YX3（g）正反應是一個氣體體積減小的放熱反應，使用催化劑平衡不移動，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，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是強堿，為NaOH，據(jù)此寫A的電子式
（5）電池的能量轉化率=

實際產生能量

理論產生能量

×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，X2、Y2、YX3的物質的量濃度分別為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移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，則逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，△H＜0，故答案為：＜；
③反應3X2（g）+Y2（g）?2YX3（g）正反應是一個氣體體積減小的放熱反應，且平衡常數(shù)只受溫度影響，a．增大壓強平衡向氣體體積減小方向移動，即正反應方向，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故c不符合題意；d．增大反應物的濃度平衡向正反應方向移動且平衡常數(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，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，生成1mol液態(tài)H2O，則電池的能量轉化率=

實際產生能量

理論產生能量

×100%=

228.8

572 2

×100%=80%，故答案為：80%．

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