题目内容
(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 |
_____________________________________________________。
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)。
(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)
解析试题分析: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。
考点:考查元素推断、水的电离、原电池原理、氧化还原反应以及外界条件对反应速率的影响和氧气制备
(14分)下图是元素周期表的一部分
① | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| ② | | | | | | | | | | | | ③ | ④ | ⑤ | | |
⑥ | | | | | | | | | | | | ⑦ | | | | ⑧ | |
| | | ⑨ | | | | ⑩ | | | | | | | | | | |
(2)如果在温度接近373K时,根据M=m/n测定⑤的气态氢化物的相对分子质量,结果发现测定结果比理论值高,其原因是 。
(3)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑦与元素②的氢氧化物有相似的性质。写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式 。
(4)根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位:kJ·mol-1),回答下面各题:
元素代号 | I1 | I2 | I3 | I4 |
Q | 2080 | 4000 | 6100 | 9400 |
R | 500 | 4600 | 6900 | 9500 |
S | 740 | 1500 | 7700 | 10500 |
T | 580 | 1800 | 2700 | 11600 |
U | 420 | 3100 | 4400 | 5900 |
②T元素最可能是 (填“s”、“p”、“d”、“ds”等)区元素,位于 族;若T为第二周期元素,Z是第三周期元素中原子半径最小的主族元素,则T、Z形成的化合物分子键角为 。
(15分)
A、B、D、E、F为短周期元素,非金属元素A最外层电子数与其周期数相同,B的最外层电子数是其所在周期数的2倍。B 在D中充分燃烧能生成其最高价化合物BD2。E+与D2-具有相同的电子数。A在F中燃烧,产物溶于水得到一种强酸。回答下列问题:
(1)A在周期表中的位置是 ,写出一种工业制备单质F的离子方程式 。
(2)B、D、E组成的一种盐中,E的质量分数为43%,其俗名为 ,其水溶液与F单质反应的化学方程式为 ;在产物中加入少量KI,反应后加人CC14并振荡,有 机层显 色。
(3)由这些元素组成的物质,其组成和结构信息如下表:
物质 | 组成和结构信息 |
a | 含有A的二元离子化合物 |
b | 含有非极性共价键的二元离子化合物,且原子数之比为1:1 |
c | 化学组成为BDF2 |
d | 只存在一种类型作用力且可导电的单质晶体 |
d的晶体类型是 。
(4)由A和B、D元素组成的两种二元化合物形成一类新能源物质。一种化合物分子通过 键构成具有空腔的固体;另一种化合物(沼气的主要成分)分子进入该空腔,其分子的空间结构为 。
(16分)等电子原理的基本观点是:原子数相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的化学键类型和空间构型,互称为等电子体。等电子体的结构相似,物理性质相近。如:N2、CO与C22-、CN-为等电子体。
(1)已知CaC2为离子化合物,则CaC2的电子式为 。
(2)聚丙烯腈俗称人造羊毛,由丙烯腈分子CH2=CH—CN经聚合反应生成;则CH2=CH—CN中C原子的杂化方式为 ;分子中σ键和π键数之比为 。
(3)CO常与过渡金属原子M形成配合物M(CO)n ,其中满足中心原子价电子数与配位体提供电子总数之和为18,若M为Fe,则n= 。
(4)CO与N2的结构相似,分子中含有共价三键,可表示为C≡O ;下表是两者的键能数据(单位:kJ·mol-1)
| C-O | C=O | C≡O |
CO | 357.7 | 798.9 | 1071.9 |
| N-N | N=N | N≡N |
N2 | 154.8 | 418.4 | 941.7 |
(5)Fe3+,Fe2+,Co3+,Co2+都能与CN-形成配合物。硫酸亚铁溶液中加入过量KCN溶液,可析出黄色晶体K4[Fe(CN)6];若在上述溶液中再通入氯气后,可析出深红色晶体K3[Fe(CN)6];在K4[Fe(CN)6]和K3[Fe(CN)6]晶体中都不存在的微粒间作用力是 。(填标号)
A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.配位键 E.范德华力
(6)写出与NO3-互为等电子体的分子 (写出一种)。
(15分)下表中列出五种短周期元素X、Y、Z、W、T的信息。
元素 | 相关信息 |
X | 基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1 |
Y | 其原子L层电子数是K层3倍 |
Z | 其单质能与冷水剧烈反应,生成的阴阳离子电子数相同 |
W | 其单质在Y2中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰 |
T | 其最高正价与最低负价的代数和为6 |
回答下列问题:
(1)Y、Z、W三种元素所形成的简单离子半径由小到大的顺序是 (用离子符号表示);T元素的基态原子核外电子排布式为 。
(2)X、Z两元素可形成化合物ZX3,其晶体中化学键类型有 ,晶体类型为 。
(3)T元素的最高价氧化物对应水化物的化学式是 H2Y的沸点比H2W高的原因是 。
(4) Z2 WY3溶液呈 性,其原因是(用离子方程式表示) 。
(5)已知25℃、101 kPa下:
①2Z(s)+ Y2(s)=Z2Y(s) △H1=-414KJ/mol
②2Z(s)+ Y2(s)=Z2Y2(s) △H1=-511KJ/mol
则1mol Z2 Y2(S)与足量Z(s)反应生成Z2 Y(s)的热化学方程式为 。