Question

20．X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素，且原子序数X＞Y．填写下列空白：
（1）若X为金属元素，Y为非金属元素，Y₂H₄是一种重要有机化工原料．
①X单质与Fe₂O₃反应时，每消耗13.5g X放热213kJ，该反应的热化学方程式是2Al（s）+Fe₂O₃（s）═2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=-852kJ•mol^-1；
②写出实验室制备Y₂H₄的化学方程式CH₃CH₂OH$→_{浓H_{2}SO_{4}}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸．为防止YO₂污染空气，科学家寻求合适的化合物G和催化剂，以实现反应：YO₂+G$→_{△}^{催化剂}$Y₂+H₂O+n Z（未配平，n可以为0）
①上述反应式中的G不可能是B（填标号）．
A．NH₃    B．CO    C．CH₃CH₂OH
②25℃时，往a mol•L^-1的YH₃的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L^-1H₂XO₄溶液（乙），当甲与乙等体积混合时，溶液呈中性（设温度不变），甲中溶质的电离常数K_b=$\frac{1{0}^{-9}}{（0.5a-0.01）}$（用含a的代数式表示）．

Answer 1

分析 X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素，且原子序数X＞Y，X处于第三周期、Y处于第二周期．
Ⅰ．若X为金属元素，Y为非金属元素，则X为Al、Y为C元素，Y₂H₄为乙烯；
（1）①发生反应：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，计算2molAl参加反应放出热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
②实验室利用乙醇在浓硫酸、170℃条件下发生消去反应制备乙烯；
（2）若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸，第二周期中只有N元素最高价含氧酸为强酸，故Y为N元素，则X为S元素；
①反应中N元素化合价降低，发生还原反应，故G具有还原性，再结合元素守恒可知，G应含有H元素；
②25℃时，往a mol•L^-1的NH₃的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L^-1H₂SO₄溶液（乙），根据电荷守恒：2c（SO₄^2-）+c（OH^-）=c（NH₄⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（H⁺）=c（OH^-），则c（NH₄^））=2c（SO₄^2-），c（OH^-）=10^-7mol/L，等体积混合硫酸根离子的浓度变为原来的一半，则c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）=2×0.005mol•L^-1=0.01mol•L^-1，故混合后溶液中c（NH₃•H₂O）=0.5a mol•L^-1-0.01mol•L^-1=（0.5a-0.01）mol/L，又电离平衡常数K_b=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$．

解答 解：X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素，且原子序数X＞Y，X处于第三周期、Y处于第二周期．
Ⅰ．若X为金属元素，Y为非金属元素，则X为Al、Y为C元素，Y₂H₄为乙烯；
（1）①发生反应：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，每消耗13.5g Al放热213kJ，则2molAl参加反应放出热量为213kJ×$\frac{2mol×27g/mol}{13.5g}$=852kJ，热化学反应方程式：2Al（s）+Fe₂O₃（s）═2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=-852kJ•mol^-1，
故答案为：2Al（s）+Fe₂O₃（s）═2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=-852kJ•mol^-1；
②实验室利用乙醇在浓硫酸、170℃条件下发生消去反应制备乙烯，反应方程式为：CH₃CH₂OH$→_{浓H_{2}SO_{4}}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O，
故答案为：CH₃CH₂OH$→_{浓H_{2}SO_{4}}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸，第二周期中只有N元素最高价含氧酸为强酸，故Y为N元素，则X为S元素．
①反应中N元素化合价降低，发生还原反应，故G具有还原性，再结合元素守恒可知，G应含有H元素，所以G不可能是CO，故选：B；
②25℃时，往a mol•L^-1的NH₃的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L^-1H₂SO₄溶液（乙），根据电荷守恒：2c（SO₄^2-）+c（OH^-）=c（NH₄⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（H⁺）=c（OH^-），则c（NH₄^））=2c（SO₄^2-），c（OH^-）=10^-7mol/L，等体积混合硫酸根离子的浓度变为原来的一半，则c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）=2×0.005mol•L^-1=0.01mol•L^-1，故混合后溶液中c（NH₃•H₂O）=0.5a mol•L^-1-0.01mol•L^-1=（0.5a-0.01）mol/L，又电离平衡常数K_b=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{0.01×1{0}^{-7}}{（0.5a-0.01）}$=$\frac{1{0}^{-9}}{（0.5a-0.01）}$，
故答案为：$\frac{1{0}^{-9}}{（0.5a-0.01）}$．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，涉及热化学方程式、氧化还原反应、弱电解质电离等，（2）中电离平衡常数计算为易错点，关键是计算离子浓度，难度中等．