Question

5．A、B、C、D是短周期元素组成的非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体．其转化关系如下图（有关反应的条件及生成的H₂O已略去）．E是形成酸雨的污染物之一，F是常见的四原子10电子分子，化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应而制得．化合物J是由两种元素组成的18电子分子，分子中原子个数比为1：2，其相对分子质量为32，常温下为液体．

请按要求填空：
（1）写出F的电子式．
（2）写出Cl₂与NaOH溶液反应的化学方程式Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O．
（3）取16g J在B中完全燃烧生成C，恢复至101kPa、25℃，放出312kJ热量．则J和B反应的热化学方程式为：N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624kJ/mol．
（4）写出将E通入L的碱性溶液中的离子方程式ClO^-+SO₂+2OH^-═Cl^-+SO₄^2-+H₂O．
（5）J-空气燃料电池是一种环境友好的碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30% KOH溶液．该燃料电池的负极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑．
（6）将标况下1.12LE通入100mL0.5mol/L NaOH溶液中，得到一种酸性溶液，则该溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 A、B、C、D都是短周期非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体，化合物E是形成酸雨的污染物之一，则E为SO₂；由反应①可推知A为S，B为O₂；化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应而制得，则L为NaClO；F是常见的四原子10电子分子，F应为NH₃；氨气与NaClO反应生成J，J由两种元素组成的18电子分子，分子中原子个数比为1：2，其相对分子质量为32，常温下为液体，则J为N₂H₄；J与氧气反应生成C，C为氮气，由反应②可知D为H₂，据此进行解答．

解答 解：A、B、C、D都是短周期非金属单质，其中B、C、D在常温常压下是气体，化合物E是形成酸雨的污染物之一，则E为SO₂；由反应①可推知A为S，B为O₂；化合物L具有漂白性，可由Cl₂与NaOH溶液反应而制得，则L为NaClO；F是常见的四原子10电子分子，F应为NH₃；氨气与NaClO反应生成J，J由两种元素组成的18电子分子，分子中原子个数比为1：2，其相对分子质量为32，常温下为液体，则J为N₂H₄；J与氧气反应生成C，C为氮气，由反应②可知D为H₂，
（1）由上述分析可知，F为氨气，氨气为共价化合物，其电子式为：，
故答案为：，
（2）氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O，
故答案为：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；
（3）N₂H₄在O₂中完全燃烧生成N₂，同时应生成水，16g N₂H₄的物质的量=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol，完全燃烧恢复至101kPa、25℃，放出312kJ热量，则1mol N₂H₄完全燃烧方程式的热量为624kJ，所以该反应的热化学方程式为：N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624 kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-624 kJ/mol；
（4）将SO₂通入NaClO的碱性溶液，ClO^-将SO₂氧化为SO₄^2-，自身被还原为Cl^-，反应的离子方程式为：ClO^-+SO₂+2OH^-═Cl^-+SO₄^2-+H₂O，
故答案为：ClO^-+SO₂+2OH^-═Cl^-+SO₄^2-+H₂O；
（5）N₂H₄-空气燃料电池是一种环境友好的碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30% KOH溶液，总反应为生成氮气与水，故负极为N₂H₄失去电子，碱性条件下生成氮气与水，该燃料电池的负极反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑；
（6）标况下1.12L二氧化硫的物质的量为：$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，n（NaOH）=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，n（SO₂）：n（NaOH）=0.05mol：0.05mol=1：1，故反应后溶液中溶质为NaHSO₃，溶液呈酸性，说明HSO₃^-的电离程度大于水解程度，同时水电离生成氢离子，故c（H⁺）＞c（SO₃^2-），HSO₃^-电离程度不大，故c（HSO₃^-）＞c（H⁺），溶液c（OH^-）等于水电离生成，浓度很小，故溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．

点评 本题以无机框图的形式首先考查了元素的推断，并根据推出的物质考查了电化学、化学反应速率及热化学方程式的相关知识，为高频考点，题目难度中等，把握物质的性质及转化关系图来推断出各物质是解答本题的关键．