Question

（16分）X、Y、Z三种短周期元素，其单质在常温下均为无色气体，它们的原子序数之和为16。在适当条件下三种单质两两化合，可发生如右图所示变化。己知l个B分子中含有Z元素的原子个数比C分子中含有Z元素的原子个数少1个。请回答下列问题：
 
（1）由 X、Y、Z三种元素共同组成的三种不同种类的常见化合物的化学式为           ，相同浓度上述水溶液中由水电离出的c(H⁺)最小的是                （填写化学式）。
（2）Allis-Chalmers制造公司发现可以用C作为燃料电池的燃料，以氢氧化钾溶液为介质，反应生成对环境无污染的常见物质，试写出该电池负极的电极反应式                          ，溶液中OH^-向         极移动（填“正”或“负”）。
（3）Z分别与X、Y两元素可以构成18个电子分子甲和乙，其分子中只存在共价单键，常温下甲、乙均为无色液体，甲随着温度升高分解速率加快。
①乙能够将CuO还原为Cu₂O，已知每lmol乙参加反应有4mole^- 转移，该反应的化学方程式为  。
②将铜粉末用10%甲和3.0mol?L^-1H₂SO₄混合溶液处埋，测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
铜的平均溶解速率 （×10-3mol?L-1·min-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

由表中数据可知，当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是 
_____________________________________________________。
③实验室可用甲作试剂取X的单质，发生装置可选用下图中的      （填装置代号）。

Answer 1

（1）HNO₃、NH₄NO₃、NH₃·H₂O （3分）  HNO₃    （1分）
（2）4NH₃ + 12OH - 12e^- ＝2N₂ + 12H₂O （3分） 负（2分）
（3）①N₂H₄ + 4CuO ＝ N₂↑ + 2Cu₂O + 2H₂O（3分）
②高于40℃后，H₂O₂的分解速率加快，c(H₂O₂)降低，使铜的溶解速率减慢 （2分） ③C （2分）

试题分析：X、Y、Z三种短周期元素，其单质在常温下均为无色气体，短周期中形成无色气体单质的只有H₂、N₂、O₂（稀有气体除外），H、N、O原子序数之和为16，故三种元素为H、N、O，三种气体单质相互反应生成H₂O、NH₃、NO，一个B分子中含有的Z元素的原子个数比一个C分子中少一个，则B为H₂O，C为NH₃，Z为氢元素．由关系图可知：Z单质与X单质反应生成B（H₂O），故X为氧元素；Z单质与Y单质反应生成C（NH₃），故Y为氮元素；所以A为NO，则：
（1）由 X、Y、Z三种元素共同组成的三种不同种类的常见化合物一般是酸碱盐，因此化学式分别为HNO₃、NH₄NO₃、NH₃·H₂O。硝酸和氨水抑制水的电离，硝酸铵水解促进水的电离。硝酸是一元强酸，氨水是一元弱碱，因此相同浓度上述水溶液中由水电离出的c(H⁺)最小的是HNO₃。
（2）原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此在该燃料电池中氨气在负极通入，若以氢氧化钾溶液为介质，反应生成对环境无污染的常见物质，该物质应该是氮气和水，因此该电池负极的电极反应式4NH₃ + 12OH - 12e^- ＝2N₂ + 12H₂O。原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以溶液中OH^-向负极移动。
（3）Z分别与X、Y两元素可以构成18个电子分子甲和乙，其分子中只存在共价单键，常温下甲、乙均为无色液体，甲随着温度升高分解速率加快，所以甲是双氧水，乙是N₂H₄。
①乙能够将CuO还原为Cu₂O，已知每lmol乙参加反应有4mole^- 转移，由于N₂H₄中氮元素的化合价是－2价，这说明在反应中氮元素化合价升高2个单位，因此其氧化产物是氮气，所以该反应的化学方程式为N₂H₄ + 4CuO ＝ N₂↑ + 2Cu₂O + 2H₂O。
②由于双氧水不稳定，受热易分解，因此高于40℃后，H₂O₂的分解速率加快，c(H₂O₂)降低，使铜的溶解速率减慢。
③在催化剂的作用下双氧水分解生成氧气和水，反应不需要加热，因此选择装置是C。