Question

13．X、Y、Z、J、Q、W六种元素，原子序数依次增大，其中X、Y、Z、J、Q是短周期主族元素．元素Z在地壳中含量最高，J元素的焰色反应呈黄色，Q的最外层电子数与其电子总数比为3：8，X能与J形成离子化合物，且J⁺的半径大于X^-的半径，Y的氧化物是形成酸雨的主要物质之一．W是应用最广泛的金属元素．请回答：
（1）Y元素原子的结构示意图为．
（2）元素的金属性J＞W（填“＞”或“＜”），下列各项中，能说明这一结论的事实有ACD（填序号）
A．单质与酸反应置换出氢气的难易程度        B．单质的熔点
C．最高价氧化物对应水化物的碱性强弱        D．在金属活动顺序表中的位置
（3）已知：①3W（s）+2Z₂（g）=W₃Z₄（s）△H₁=-1118.4kJ/mol
②2X₂（g）+Z₂（g）=2X₂Z（g）△H₂=-483.8kJ/mol
则反应3W（s）+4X₂Z（g）=W₃Z₄（s）+4X₂（g）的△H=-150.8kJ/mol．
（4）已知反应：2QZ₂（g）+Z₂（g）?2QZ₃（g），QZ₂的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
①压强：P₁＜P₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
②200℃下，将一定量的QZ₂和Z₂充入体积不变的密闭容器中，经10min后测得容器中各物质的物质的量浓度如下表所示：

气体	QZ2	Z2	QZ3
浓度（mol/L）	0.4	1.2	1.6

能说明该反应达到化学平衡状态的是bd．
a．反应速率v（QZ₂）=v（QZ₃）
b．体系的压强保持不变
c．混合气体的密度保持不变
d．QZ₂和Z₂的体积比保持不变
计算上述反应在0～10min内，v（QZ₂）=0.16mol/（L．min）．
（5）以YX₃为燃料可以设计成燃料电池（电极材料均为惰性电极，KOH溶液作电解质溶液）该电池负极电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 X、Y、Z、J、Q、W六种元素，原子序数依次增大，其中X、Y、Z、J、Q是短周期主族元素．元素Z在地壳中含量最高，则Z为Na；J元素的焰色反应呈黄色，则J为Na；Q的最外层电子数与其电子总数比为3：8，原子序数大于Na，处于第三周期，设最外层电子数为a，则a：（2+8+a）=3：8，解得a=6，故Q为S元素；X能与J形成离子化合物，且J⁺的半径大于X^-的半径，则X为H元素；Y原子序数小于钠，处于第二周期，而Y的氧化物是形成酸雨的主要物质之一，故Y为N元素；W是应用最广泛的金属元素，则W为Fe，据此解答．
（1）Y为N元素，原子核外有7个电子，有2个电子层，各层电子数为2、5；
（2）根据金属活动顺序表、金属单质与水或酸反应剧烈程度、难易程度，最高价氧化物对应水化物的碱性强弱等判断金属性强弱；
（3）已知：①3W（s）+2Z₂（g）=W₃Z₄（s）△H₁=-1118.4kJ/mol
②2X₂（g）+Z₂（g）=2X₂Z（g）△H₂=-483.8kJ/mol
根据盖斯定律，①-②×2可得：3W（s）+4X₂Z（g）=W₃Z₄（s）+4X₂（g；
（4）①正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强平衡正向移动，QZ₂（g）的转化率增大；
②可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量由方程式可知，△c（QZ₂）=△c（QZ₃）=1.6mol/L，再根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（QZ₂）；
（5）以NH₃为燃料设计成燃料电池，电极材料均为惰性电极，KOH溶液作电解质溶液，原电池负极发生氧化反应，氨气在负极失去电子，碱性条件下可以得到氮气与水．

解答 解：X、Y、Z、J、Q、W六种元素，原子序数依次增大，其中X、Y、Z、J、Q是短周期主族元素．元素Z在地壳中含量最高，则Z为Na；J元素的焰色反应呈黄色，则J为Na；Q的最外层电子数与其电子总数比为3：8，原子序数大于Na，处于第三周期，设最外层电子数为a，则a：（2+8+a）=3：8，解得a=6，故Q为S元素；X能与J形成离子化合物，且J⁺的半径大于X^-的半径，则X为H元素；Y原子序数小于钠，处于第二周期，而Y的氧化物是形成酸雨的主要物质之一，故Y为N元素；W是应用最广泛的金属元素，则W为Fe．
（1）Y为N元素，原子的结构示意图为，故答案为：；
（2）元素的金属性Na＞Fe，
A．金属单质与酸反应生成氢气越容易，其金属性越强，故A正确；
B．单质的熔点属于物理性质，不能比较金属性强弱，故B错误
C．最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素金属性越强，故C正确；
D．根据在金属活动顺序表中的位置，可以判断金属性强弱，故D正确，
故选：ACD；
（3）已知：①3W（s）+2Z₂（g）=W₃Z₄（s）△H₁=-1118.4kJ/mol
②2X₂（g）+Z₂（g）=2X₂Z（g）△H₂=-483.8kJ/mol
根据盖斯定律，①-②×2可得：3W（s）+4X₂Z（g）=W₃Z₄（s）+4X₂（g），则△H=-1118.4kJ/mol-2（-483.8kJ/mol）=-150.8kJ/mol，
故答案为：-150.8kJ/mol；
（4）①由图可知，温度一定，压强P₁时QZ₂（g）的转化率较小，正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强平衡正向移动，QZ₂（g）的转化率增大，故压强P₁＜P₂，
故答案为：＜；
②a．反应速率v（QZ₂）=v（QZ₃），未指明正逆速率，不能说明到达平衡，若分别表示正、逆速率时反应到达平衡，故a错误；
b．随反应进行气体物质的量减小，恒温恒容下，压强减小，当体系的压强保持不变时，说明到达平衡，故b正确；
c．混合气体总质量不变，容器容积不变，混合气体的密度为定值，始终保持不变，故c错误；
d．QZ₂和Z₂按物质的量1：3混合，二者氨气2：1反应，随反应进行二者体积之比发生变化，当二者体积比保持不变时，反应到达平衡状态，故d正确；
由方程式可知，△c（QZ₂）=△c（QZ₃）=1.6mol/L，故0～10min内，v（QZ₂）=$\frac{1.6mol/L}{10min}$=0.16mol/（L．min），
故答案为：bd；0.16mol/（L．min）；
（5）以NH₃为燃料设计成燃料电池，电极材料均为惰性电极，KOH溶液作电解质溶液，原电池负极发生氧化反应，氨气在负极失去电子，碱性条件下可以得到氮气与水，该电池负极电极反应式为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

点评 本题考查结构性质位置关系应用、盖斯定律应用、化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、化学平衡图象、原电池等，注意掌握金属性、非金属强弱比较实验事实．