题目内容

13．X、Y、Z三种短周期元素，它们的原子序数之和为16．X、Y、Z三种元素的常见单质在常温下都是无色气体，在适当条件下可发生如下变化：
一个B分子中含有的Z原子个数比C分子少1个，B、C 两种分子中的电子数均等于10．请回答下列问题：
（1）X元素在周期表中的位置是2周期ⅥA族．
（2）分析同主族元素性质的递变规律，发现B、C物质的沸点反常，这是因为它们的分子之间存在氢键．
（3）①C的电子式是，C分子的结构呈三角锥形．
②C在一定条件下反应生成A的化学方程式是4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O．
③X、Y、Z三种元素可组成一种强酸W，C在适当条件下被W吸收生成一种盐．该盐的水溶液pH小于7（填“大于”、“小于”、“等于”），其原因是NH4++H2O?NH3•H2O+H+（写出离子方程式）．
（4）已知Y单质与Z单质生成C的反应是可逆反应，△H＜0．将等物质的量的Y、Z两种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．下列说法正确的有ab．
a．达到化学平衡时，正反应速率与逆反应速率相等
b．反应过程中，Y单质的体积分数始终为50%
c．达到化学平衡时，Y、Z两种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平均相对分子质量减小
e．达到化学平衡后，升高温度，C的体积分数增大．

分析 三种短周期元素的单质X、Y、Z，常温常压下均为无色气体，则这三种气体是氮气、氧气和氢气（稀有气体除外），生成的三种化合物有NO、H2O、NH3，B、C两种分子中的电子数均等于10，B分子组成中Z原子个数比C分子中少一个，比较这三种分子知，只有水分子中的H原子比氨气分子中的氢原子少一个，所以Z为H元素，A分子为NO，B分子为H2O，C分子为NH3，所以Y是N元素，X为O元素，结合物质的结构性质解答．

解答 解：三种短周期元素的单质X、Y、Z，常温常压下均为无色气体，则这三种气体是氮气、氧气和氢气（稀有气体除外），生成的三种化合物有NO、H2O、NH3，B、C两种分子中的电子数均等于10，B分子组成中Z原子个数比C分子中少一个，比较这三种分子知，只有水分子中的H原子比氨气分子中的氢原子少一个，所以Z为H元素，A分子为NO，B分子为H2O，C分子为NH3，所以Y是N元素，X为O元素，
（1）X为O元素，位于周期表第2周期ⅥA族，故答案为：2；ⅥA；
（2）由于O、N的非金属性较强，对应的氢化物分子之间存在氢键，沸点较高，故答案为：氢键；
（3）①C分子为NH3，电子式为，为三角锥形结构，故答案为：三角锥；
②氨气与氧气在一定条件下生成化合物NO的化学方程式为4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O，故答案为：4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O；
③X、Y、Z三种元素可组成一种强酸W为HNO3，NH3在适当条件下被HNO3吸收生成一种盐为NH4NO3，由于铵根离子水解呈酸性，所以NH4NO3的水溶液pH＜7，铵根离子水解的离子方程式为NH4++H2O?NH3•H2O+H+，
故答案为：小于；NH4++H2O?NH3•H2O+H+；
（4）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 $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$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 $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH3
起始量 1       1                     0
变化量 x      3x                      2x
平衡量 1-x   1-3x                        2x
所以氮气所占体积分数为物质的量的百分数=$\frac{1-x}{2-2x}$×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．

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，为高考常见题型，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．

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