Question

Q、W、X、Y、Z是5种短周期元素，原子序数逐渐增大；W与Q按1：4形成的化合物A是一种重要能源；W与Y，X与Y组成的化合物是常见的大气污染物；Y与Z按1：1形成的离子化合物B，其摩尔质量为78g?mol^-1．请回答下列问题．
（1）W在元素周期表中的位置

 

；写出B的电子式

 

．
（2）写出A完全燃烧的化学方程式

 

．
（3）将盛有12mL XY₂和Y₂的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，剩余2mL 无色气体，若该剩余气体为XY，计算原混合气体中Y₂的体积

 

（写出简要计算过程）．
（4）WQ₄Y是21世纪新型燃料，可通过WY和Q₂化合生成，该反应的化学方程式为

 

．近几年开发的WQ₄Y燃料电池其工作原理如图所示，写出a极的电极反应式

 

．

Answer 1

分析：Q、W、X、Y、Z是5种短周期元素，W与Y、X与Y组成的化合物是机动车排出的大气污染物，机动车排出的大气污染物常见的有CO和NO，W、X、Y原子序数依次增大，则W为C元素，X为N元素，Y为O元素；W与Q按1：4形成的化合物A是一种重要能源，为CH₄气体，则Q为H元素；Y与Z按1：1形成的离子化合物B，其摩尔质量为78g?mol^-1，B应为Na₂O₂，则Z为Na元素，
（1）主族元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数；Na₂O₂由钠离子与过氧根离子构成，过氧根离子中O原子之间形成1对共用电子对且都满足8电子结构；
（2）甲烷完全燃烧生成二氧化碳与水；
（3）NO₂和O₂的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，若该剩余气体为NO，发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，根据反应的方程式计算；
（4）由题意可知，CO与H₂反应生成CH₃OH；由图可知，电子从a极流出，a极为原电池负极，负极发生氧化反应，CH₃OH在负极上放电失去电子，碱性条件下生成CO₃^2-、H₂O．

解答：解：Q、W、X、Y、Z是5种短周期元素，W与Y、X与Y组成的化合物是机动车排出的大气污染物，机动车排出的大气污染物常见的有CO和NO，W、X、Y原子序数依次增大，则W为C元素，X为N元素，Y为O元素；W与Q按1：4形成的化合物A是一种重要能源，为CH₄气体，则Q为H元素；Y与Z按1：1形成的离子化合物B，其摩尔质量为78g?mol^-1，B应为Na₂O₂，则Z为Na元素，
（1）W为C元素，有2个电子层，最外层电子数为4，位于周期表第二周期IVA族；
Na₂O₂由钠离子与过氧根离子构成，过氧根离子中O原子之间形成1对共用电子对且都满足8电子结构，其电子式为，
故答案为：第二周期IVA族；；
（2）甲烷完全燃烧生成二氧化碳与水，反应方程式为CH₄+2O₂

点燃  .

CO₂+2H₂O，
故答案为：CH₄+2O₂

点燃  .

CO₂+2H₂O；
（3）盛有12mL NO₂和O₂的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，剩余2mL无色气体，若该剩余气体为NO，则：
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
6mL           2mL
故发生反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃的NO₂、O₂的总体积为12mL-6mL=6mL，故O₂的总体积=6mL×

1

1+4

=1.2mL，
故答案为：1.2mL；
（4）由题意可知，CO与H₂反应生成CH₃OH，该反应的化学方程式为：CO+4H₂

一定条件  .

CH₃OH；
由图可知，电子从a极流出，a极为原电池负极，负极发生氧化反应，CH₃OH在负极上放电，碱性条件下生成CO₃^2-、H₂O，电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CO+4H₂

一定条件  .

CH₃OH；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

点评：本题考查结构性质位置关系综合应用，涉及元素化合物的推断、常用化学用语、原电池、化学计算等，题目中等，本题的关键是正确推断元素的种类，（4）中电极反应式书写为易错点，掌握电极反应式书写方法．