Question

【题目】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素，其中X元素原子的核外电子总数等于其电子层数， X与Y、W可分别形成YX3和XW型共价化合物，YX3极易溶于水, Z元素是地壳中含量最高的金属元素，W 的原子半径是第三周期中最小的。

（1）写出YX4+的电子式_______。

（2）写出Z与W所形成的盐与 YX3的水溶液反应的离子方程式________________。

（3）室温下，pH＝3的XW溶液与pH＝5的YX4W溶液中由水电离出的c(H+)的比为___。

（4）已知X单质和Y单质反应生成YX3的反应是可逆反应，ΔH<0, 将X、Y的两种单质以等物质的量充入一密闭容器中，在适当催化剂和恒温、恒压条件下反应。下列说法正确的是_____________________。

a．达到化学平衡时，任何一种物质表示的正反应速率与逆反应速率相等

b．反应过程中，Y单质的体积分数始终为50%

c．达到化学平衡时，X、Y两种单质在混合气体中的物质的量之比为1∶1

d．达到化学平衡的过程中混合气体的平均相对分子质量减小

（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以Y2、X2为电极反应物，以XW－YX4W 为电解质溶液制备新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式_____________。

（6）汽车尾气中含有CO、NO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，用含铂等过渡元素的催化剂催化，可使有毒气体相互反应转化成无毒气体。

已知：N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ΔH1＝＋68 kJ·mol-1

2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH2＝－221 kJ·mol-1

C(s)＋O2(g)＝CO2 (g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol-1

CO与NO2反应的热化学方程式为____________________，反应一定条件下可逆，温度不同（T2＞T1二者均大于常温）、其他条件相同，下列图像正确的是______。

Answer 1

【答案】 略 Al3+ ＋3NH3·H2O ＝Al(OH)3↓＋3NH4 + 1:106 ab N2＋6e－＋8H＋＝2NH4＋ 4CO(g)＋ 2NO2(g)＝4CO2(g)+N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1 乙

【解析】本题考查元素周期表和元素周期律的应用，以及化学反应原理的应用，X元素原子的核外电子总数等于其电子层数，即X为H，X与Y、W可分别形成YX3和XW型共价化合物，YX3极易溶于水，推出YX3为NH3，即Y为N，W位于VIIA，Z元素是地壳中含量最高的金属元素，即Z为Al，W为Cl，（1）YX4＋为NH4＋，其电子式为：；（2）Z与W形成的盐为AlCl3，YX3为NH3，因此反应的离子方程式为： Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4＋；（3）pH=3的盐酸溶液中：水电离出的c(H＋)等于水电离出的c(OH－)，水电离出的c(H＋)=c(OH－)=Kw/c(H＋)=10－14/10－3mol·L－1=10－11mol·L－1，pH=5的NH4Cl溶液中,H＋完全是由水电离产生，因此水电离出c(H＋)=10－5mol·L－1，因此两者的比值为10－11：10－5=1:106；（4）发生的反应是N2＋3H2 2NH3，a、根据化学平衡状态的定义，一定条件下，当正反应速率等于逆反应速率，说明反应达到平衡状态，故a正确；

b、N2＋3H2 2NH3

起始： 1 1 0

变化： x 3x 2x

任意时刻：1－x 1－3x 2x

N2的体积分数等于其物质的量分数，即为，故b正确；c、根据b选项分析，达到平衡时，两者气体物质的量比值为(1－3x)：(1－x)，故c错误；d、根据M=m/n，组分都是气体，因此气体质量不变，反应向正反应方向进行，气体物质的量减小，即M增大，故d错误；（5）以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液，根据原电池的工作原理，电池正极上得到电子，化合价降低，发生还原反应，因此N2在正极上反应，即电极反应式为：N2＋6e－＋8H＋＝2NH4＋；（6）根据盖斯定律，①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ，②2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ，③C(s)＋O2(g)＝CO2 (g)，CO和NO2发生的反应是4CO＋2NO2=N2＋4CO2，③×4－②×2－①得出△H=(－393.5×4＋221×2－68)kJ·mol－1=－1200kJ·mol－1，热化学反应方程式为： 4CO(g)＋ 2NO2(g)＝4CO2(g)+N2(g) ΔH＝-1200kJ·mol－1；甲图像：因为T2>T1，升高温度，正逆反应速率都增大，故甲图错误；乙图像：温度升高，化学反应速率加快，首先达到平衡，此反应属于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率降低，故乙图像正确；丙图像：加压，平衡向体积减小方向移动，即增大压强，平衡向正反应方向移动，CO体积分数随着压强的增大而减小，故丙图像错误。