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-         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)。

(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

练习册系列答案
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(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
 
a的化学式为     ;b的化学式为              ;;c的电子式为                
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      

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(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
CO与N2中化学性质较活泼的是       ;结合数据说明原因                                 
(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)。

【化学–选修3:物质结构与性质】(15分)
X、Y、Z、W四种元素原子序数依次增大且均小于36。 Z基态原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Y基态原子是同周期元素中未成对电子数最多的原子,X分别与Y、Z元素组合均可形成10电子微粒, W基态原子有10个价电子。回答下列问题(以下问题均以推知元素符号作答):
(1)若 YX3与X2Z﹑YX2与ZX﹑Y3与Z2性质相似,请写出Mg(YX2)2在一定条件下分解的化学反应方程式
⑵已知0℃时X2Z的密度为a g/cm3,其晶胞中X2Z分子的空间排列方式与金刚石晶胞类似,相似的原因是                         。两个X2Z分子间的最近距离为 pm(用a和NA表示)。 已知X2Y的升华热是51 kJ/mol,除氢键外,X2Z分子间还存在范德华力(11 kJ/mol),则X2Z晶体中氢键的“键能”是     kJ/mol。
⑶ WZ是一种功能材料,已被广泛用于电池电极、催化剂、半导体、玻璃染色剂等方面。工业上常以W(YZ3)2·6X2Z和尿素[CO(NH2)2]为原料制备。
①W2+的基态核外电子排布式为                  ,其核外电子有      种运动状态。
②尿素分子中碳原子的杂化方式为        ,1 mol尿素分子中含有的σ键数为      
③YZ3的空间构型             
④WZ晶体的结构与NaCl相同,但天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在某种WZ晶体中就存在如图所示的缺陷:一个W2+空缺,另有两个W2+被两个W3+所取代。其结果晶体仍呈电中性,但化合物中W和Z的比值却发生了变化。经测定某样品中W3+与W2+的离子数之比为6∶91。若该晶体的化学式为WxZ,则x=       

 

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