题目内容
(15分)已知X、Y、Z、W为四种短周期元素，其原子序数依次增大，且由这些元素所组成的单质在常温下均呈气态。X、Y、W处于不同周期，且在一定条件下其单质能发生反应：X2+Y2→甲，X2+W2→乙，甲、乙可化合生成离子化合物丙。试回答下列问题：
(1)W元素在周期表中的位置是 ；甲的空间构型为 。
（2）丙的水溶液呈酸性，用离子方程式
表示其原因 。
（3）X、Z可组成四原子化合物丁，丁是一种二元弱酸，
写出丁在水中的电离方程式 ；X、Y组成的液态化合物Y2X4 16克与足量丁反应生成Y2和液态水，放出Q kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式
Y2X4还可以和Z2构成清洁高效的燃料电池，若电解质溶液为NaOH溶液，则负极的电极反应式为 。
解析
（10分）
I.(4分)某温度下的溶液中，c(H＋)=10x mol/L,c(OH－)=10y mol/L。x与y的关系如图所示：
（1）该温度下,中性溶液的pH= 。
（2）该温度下0.01 mol/L NaOH溶液的pH= 。
II. (6分)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
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温度(℃) |
15.0 |
20.0 |
25.0 |
30.0 |
35.0 |
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平衡总压强(kPa) |
5.7 |
8.3 |
12.0 |
17.1 |
24.0 |
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平衡气体总浓度 (×10－3mol/L) |
2.4 |
3.4 |
4.8 |
6.8 |
9.4 |
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 （填字母）。
A．2v(NH3)=v(CO2) B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，计算25.0℃时的分解平衡常数为 。
（2）已知：NH2COONH4＋2H2ONH4HCO3＋NH3·H2O。该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO－)随时间变化趋势如图所示。
③计算25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率为 。
④根据图中信息，如何说明水解反应的平均速率随温度升高而增大：
。
(15分) 某校化学兴趣小组为了探究粗铁粒（含有少量金属铜杂质）与某浓度硝酸反应，设计了如下探究活动：
探究一
（1）将粗铁粒投入某浓度硝酸中，某同学观察该实验现象时发现，反应进行一段时间后，反应开始逐渐加快。请分析反应逐渐加快的可能原因
_______________________________________________________________________。
（2）另称取粗铁粒10 g放入某浓度硝酸中，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。为了探究溶液X中铁元素的价态,同学甲设计如下实验：有药品和仪器：0.1 mol·L-1 KSCN溶液；0.1 mol·L-1 KI溶液；0.2 mol·L-1酸性高锰酸钾溶液；氯水等；试管和滴管
请你设计简单实验，探究上述猜想是否正确，填写下列实验报告：
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实验步骤 |
现象 |
结论 |
离子方程式 |
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第一步 |
取2-3 mL溶液装于试管，向试管中加入几滴KSCN溶液。 |
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第二步 |
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若溶液紫色褪去，则溶液含有Fe2+； 若无明显变化，则不含Fe3+。 |
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探究二 为了探究气体Y的成分，同学乙设计了如下装置（不考虑NO2转化为N2O4）
(3)装置乙的作用： 。
（4）装置丙收集到满气体后，通过气泡鼓入空气后，有红棕色气体生成，能否确定
气体Y中含NO？ 说明理由。
________________________________________________________________________。
(5) 同学丁为了探究气体Y的组成，将224mL气体Y通入足量的NaOH溶液中，气体被完全吸收，所得溶液再用0.15 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定，消耗20 mLKMnO4溶液。
则气体Y中NO、NO2的体积比为 。
（已知2NO2+2NaOH＝NaNO3+NaNO2+H2O和NO2+NO+2NaOH＝2NaNO2+H2O）