Question

11．X、Y、Z为不同短周期非金属元素的气态单质．在一定条件下能发生反应：Y+X→甲（g），Y+Z→乙（g）．甲、乙可化合生成离子化合物，甲的相对分子质量小于乙．
（1）X的结构式是N≡N．
（2）白磷在Z气体中燃烧可生成液态丙（PZ₃）分子，也可生成固态丁（PZ₅）分子．磷单质和Z单质反应生成lmol丙时，反应过程与能量变化如图I所示，该反应的热化学方程式是$\frac{1}{4}$P₄（s）+Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-akJ/mol．
已知1mol白磷固体和Z气体反应，生成固态丁时，放热bkJ，则1mol固态丁转化为丙时的反应热△H=（a-$\frac{b}{4}$）kJ/mol
．

（3）某同学拟用图II所示装置证明氧化性Z＞I₂，已知高锰酸钾与乙的浓溶液反应生成Z，则a是淀粉KI的水溶液．若仅将a换为甲的浓溶液，实验时会产生大量白烟并有气体单质生成，该反应的化学方程式是8NH₃+3Cl₂=6NH₄Cl+N₂．
（4）向一定浓度的BaCl₂溶液中通人SO₂气体，未见沉淀生成，若在通入SO₂气体的同时加入由X、Y、Z中的一种或几种元素组成的某纯净物，即可生成白色沉淀，该纯净物可能是Cl₂、NH₃．

Answer 1

分析 X、Y、Z为不同短周期非金属元素的气态单质，甲、乙可化合生成离子化合物，非金属元素形成的化合物为离子化合物的是铵盐，则甲、乙一种应该是氨气、一种是氢化物且与氨气能形成铵盐，甲的相对分子质量小于乙，则甲是NH₃、乙是HCl，发生的反应为Y+X→甲（g）、Y+Z→乙（g），则Y是H₂、X是N₂、Z是Cl₂，
（1）X是氮气，氮气分子中氮原子之间共用三对电子；
（2）白磷在Cl₂中燃烧可生成液态丙（PCl₃）分子，也可生成固态丁（PCl₅）分子，由图可知，白磷固体和氯气反应生成PCl₃的反应为放热反应，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
 根据盖斯定律计算1mol 固态丁转化为液态丙时的反应热；
（3）氯气的氧化性大于碘的氧化性，将氯气通入淀粉KI溶液中生成碘单质，溶液变蓝；氯气具有强氧化性，与过量氨气反应生成NH₄Cl和N₂；
（4）若在通入SO₂气体的同时加入Cl₂，发生反应为SO₂+Cl₂+2H₂O═H₂SO₄+2HCl，若在通入SO₂气体的同时加入NH₃，溶液中存在大量的SO₃^-．

解答 解：X、Y、Z为不同短周期非金属元素的气态单质，甲、乙可化合生成离子化合物，非金属元素形成的化合物为离子化合物的是铵盐，则甲、乙一种应该是氨气、一种是氢化物且与氨气能形成铵盐，甲的相对分子质量小于乙，则甲是NH₃、乙是HCl，发生的反应为Y+X→甲（g）、Y+Z→乙（g），则Y是H₂、X是N₂、Z是Cl₂，
（1）X是氮气，氮气分子中氮原子之间共用三对电子，其结构式为N≡N；
故答案为：N≡N；
（2）由图可知，白磷固体和氯气反应生成1mol PCl₃ 时放出热量为a kJ，反应热化学方程式为：$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-a kJ/mol；
1mol 白磷固体和 氯气 气体反应，生成固态PCl₅时放热 bkJ，则反应热化学方程式为：$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{5}{2}$Cl₂（g）=PCl₅（s）△H=-$\frac{b}{4}$kJ/mol，
根据盖斯定律，可得：PCl₅（s）=PCl₃（l）+Cl₂（g）△H=（a-$\frac{b}{4}$）kJ/mol，
故答案为：$\frac{1}{4}$P₄（s）+Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-a kJ/mol；（a-$\frac{b}{4}$）kJ/mol；
（3）氯气的氧化性大于碘的氧化性，将氯气通入淀粉KI溶液中生成碘单质，溶液变蓝，即a溶液为淀粉KI溶液，
氯气具有强氧化性，与过量氨气反应生成NH₄Cl和N₂，反应的方程式为8NH₃+3Cl₂=6NH₄Cl+N₂，
故答案为：淀粉KI；8NH₃+3Cl₂=6NH₄Cl+N₂；
（4）若在通入SO₂气体的同时加入Cl₂，发生反应为SO₂+Cl₂+2H₂O═H₂SO₄+2HCl，在BaCl₂溶液中生成BaSO₄沉淀，若在通入SO₂气体的同时加入NH₃，溶液中存在大量的SO₃^-，可生成沉淀BaSO₃，
故答案为：Cl₂；NH₃．

点评 本题考查较为综合，涉及无机物的推断、热化学方程式的书写及盖斯定律、氧化还原反应等问题，侧重考查学生对知识的迁移运用能力的考查，明确基本概念、基本理论、物质结构和性质即可解答，题目难度不大．