题目内容
【题目】已知X、Y、Z、W是短周期元素。X元素原子的2p能级处于半充满状态；Y元素原子L电子层上s电子数和p电子数相等；Z元素的+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M电子层有1个未成对的p电子。下列说法一定正确的是
A.含有X元素的化合物一定是共价化合物
B.Y元素的电负性大于X元素的电负性
C.W元素的单质能与NaOH溶液反应放出氢气
D.X元素的单质与Z元素的单质在一定条件下能发生化合反应
【答案】D
【解析】
X元素原子的2p能级处于半充满状态，则X为N；Y元素原子L电子层上s电子数和p电子数相等，则Y为C；Z元素的+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同，则Z为Mg；W元素原子的M电子层有1个未成对的p电子，则W为Al或Cl；据此解答。
X元素原子的2p能级处于半充满状态，则X为N；Y元素原子L电子层上s电子数和p电子数相等，则Y为C；Z元素的+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同，则Z为Mg；W元素原子的M电子层有1个未成对的p电子，则W为Al或Cl；
A．X为N，化合物NH4Cl等含N元素，但为离子化合物，故A错误；
B．N的非金属性强于C，N的电负性大于C，故B错误；
C．若W为Cl，对应单质为氯气，Cl2与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，不放出氢气，故C错误；
D．N2和Mg在点燃条件下发生化合反应生成氮化镁，故D正确；
故答案选D。
【题目】文献记载，铁粉在稀硝酸中会放出氢气。某同学进行如下验证和对比实验。
实验I. 室温下 （20℃）， 在恒压密闭容器内放入过量铁粉和 2.0 mL 0.5 mol·L–1 HNO3，立即有气体生成。充分反应后，所得溶液几乎无色，收集到无色气体 6.0 mL。将该气体通入有空气的试管，无明显变化。点燃气体，有尖锐爆鸣声，试管壁出现液滴。取反应后溶液，加入足量 NaOH 溶液得到灰绿色沉淀。煮沸时，蒸气略有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝。
（1）气体产物为氢气的证据是______________________ 。
（2）根据实验现象， 写出铁粉与 0.5 mol·L–1 硝酸反应时还原反应的半反应方程式。① 2H+ + 2e– = H2↑； ②_____________ 。
（3）该同学对产生氢气的原因提出假设：
假设 1：该浓度的硝酸中 H+的氧化性大于NO3-；
假设 2： H+的还原速率大于NO3-的还原速率；
I. 验证假设 1：用____（Cu或Mg）粉与_____ 硝酸反应，说明假设1不成立。实验证据是______________________ 。
II. 验证假设 2： 改变条件重复实验 I，结果如下（气体成分和溶液成分检验的现象与实验 I 相似）。
序号 | 金属状态 | 反应温度 | 实验现象 |
a | 铁粉 | 40℃ | 溶液略带黄色，气体 3.4 mL。 |
b | 铁粉 | 60℃ | 黄色溶液，气体 2.6 mL。 |
①根据实验现象，你认为假设2是否成立？简述理由。__________________________
②试分析温度对铁粉与硝酸反应生成氢气体积的影响。__________________________
（4）改用 3 mol·L–1 HNO3与过量铁粉反应， 有无色气体生成， 溶液变为深棕色。气体接触空气显红棕色，不可燃。 根据以上结论解释生成还原产物的原因__________________________
（5）综上所述，金属与硝酸生成氢气，需要控制哪些条件？__________________________________