题目内容

X、Y、Z、M三种短周期元素，其中X、Y、Z的原子序数之和为16，X、Y、Z三种元素的常见单质在常温常压下都是无色气体，在适当的条件下可以发生如下图所示的变化：
已知一个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．而M的单质在常温常压下为固体，并且M元素是形成化合物种类最多的元素．请回答下列问题：
（1）元素X在周期表中的位置．
（2）化合物C在一定条件下生成化合物A的化学方程式．
（3）常温下，将C通入元素Y的最高价氧化物的水化物的水溶液中，得到pH=5的溶液，反应后的溶液存在的平衡体系有；溶液中离子浓度由大到小的顺序为．
（4）实验室里为制取C，常在C的浓溶液中加入生石灰．请叙述产生C的原因．
（5）已知Y单质和Z单质生成C的反应是可逆反应，△H＜0．将等物质的量的单质Y和单质Z充入一密闭容器中，在适当催化剂和恒温条件下反应．下列说法中正确的是
a．达到化学平衡时，正反应与逆反应速率相等
b．反应过程中，单质Y的体积分数始终为50%
c．达到化学平衡时，Y单质和Z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，气体的平均相对分子质量逐渐增大
e．达到化学平衡时，再升高温度，C的体积分数增大
（6）由X、Z、M三种元素可以形成化合物M₂Z₆X，其蒸汽通过灼热的氧化铜，黑色的氧化铜会逐渐变红，则发生的有关化学方程式为__．

解：X、Y、Z、W四种短周期元素，其中X、Y、Z的原子序数之和为16，X、Y、Z三种元素的常见单质在常温常压下都是无色气体，则三种气体单质为氢气、氮气、氧气．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．W的单质在常温常压下为固体，并且W元素是形成化合物种类最多的元素，则W为碳元素．
即X为氧元素，Y为氮元素，Z为氢元素，W为碳元素；A为NO，B为H₂O，C为NH₃．
（1）X为氧元素，原子核外有8个电子，有2个电子层，最外层电子数为6各电子，处于周期表中第2周期第ⅥA族．故答案为：第2周期第ⅥA族；
（2）C为NH₃，A为NO，氨气在催化剂并加热的条件下生成一氧化氮与水，反应方程式为4NH₃+5O₂ $\text{[math]}$ 4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂ $\text{[math]}$ 4NO+6H₂O；
（3）常温下，将C（NH₃）通入元素Y（N）的最高价氧化物的水化物的水溶液HNO₃中，Y为氮元素，最高价氧化物的水化物为HNO₃，氨气与硝酸反应生成硝酸铵，得到pH=5的溶液，反应后的溶液存在的平衡体系有：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；H₂O?OH^-+H⁺；硝酸铵属于强酸弱碱盐，铵根离子水解，溶液呈酸性，所以 c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺），c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案为：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；H₂O?OH^-+H⁺； c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）实验室里为制取C（NH₃），常在C的浓溶液中加入生石灰．氧化钙溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧化钙吸水，促使氨放出；生成的氢氧化钙电离出的OH^-增大了氨水中OH^-浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出．
故答案为：氧化钙溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧化钙吸水，促使氨放出；生成的氢氧化钙电离出的OH^-增大了氨水中OH^-浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出；
（5）Y的单质（N₂）与Z的单质（H₂）生成C（NH₃）的反应是可逆反应，△H＜0，反应为：N₂+3H₂ $\text{[math]}$ 2NH₃；，△H＜0；
a、化学平衡的标志是正逆反应速率相同，故a正确；
b、将等物质的量的Y（N₂）、Z（H₂）的单质充入一密闭容器中，在适当催化剂和恒温、恒压条件下反应，设起始量都为1mol，则
N₂+3H₂ $\text{[math]}$ 2NH₃
起始量 1 1 0
变化量 x 3x 2x
平衡量 1-x 1-3x 2x
所以氮气所占体积分数为物质的量的百分数= $\text{[math]}$ ×100%=50%，所以Y（N₂）的单质的体积分数始终为50%，故b正确；
c、达到化学平衡时，Y（N₂）的单质的体积分数始终为50%，H₂和NH₃共占50%，所以两种单质在混合气体中的物质的量之比不为1：1，故c错误；
d、达到化学平衡的过程中，气体质量不变，气体物质的量减小，所以混合气体平均相对分子质量增大，故d错误；
e、到化学平衡后，再升高温度，反应是放热反应，平衡逆向进行，C（NH₃）的体积分数减小．故e错误；
综上所述ab正确；
故答案为：ab．
（6）X为氧元素，Z为氢元素，W为碳元素，三种元素形成化合物C₂H₆O，其蒸汽通过灼热的氧化铜，黑色的氧化铜会逐渐变红，则该化合物为乙醇CH₃CH₂OH，该反应的化学方程式为
CH₃CH₂OH+CuO $\text{[math]}$ CH₂CHO+Cu+H₂O，故答案为：CH₃CH₂OH+CuO $\text{[math]}$ CH₂CHO+Cu+H₂O；
分析：X、Y、Z、W四种短周期元素，其中X、Y、Z的原子序数之和为16，X、Y、Z三种元素的常见单质在常温常压下都是无色气体，则三种气体单质为氢气、氮气、氧气．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．W的单质在常温常压下为固体，并且W元素是形成化合物种类最多的元素，则W为碳元素．
点评：本题考查元素位置结构性质的相互关系的推断，物质转化关系和物质性质的应用，化学平衡的影响条件分析判断，题目难度中等，本题注意解答该题的突破口为X、Y、Z三种短周期元素，它们的原子序数之和为16，一个B分子中含有的Z原子个数比C分子中少1个，元素化合物推断、常用化学用语、盐类水解等，难度中等，元素与物质推断是关键，答题时注意体会．