Question

有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图所示变化，已知一个B分子中含有Z元素的原子个数比一个C分子中含有Z元素的原子个数的少1个．请回答下列问题：
（1）X元素在周期表中的位置是

 

．
（2）用X的单质与Z的单质可制成新型的化学电源（KOH溶液做电解质溶液），两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电，则正极通入

 

（填物质名称）；负极的电极反应式为

 

．
（3）C与X的单质反应生成A的化学方程式为

 

．
（4）X、Y、Z三种元素可组成一种强酸W，C与W完全反应生成一种盐．该盐的水溶液pH

 

7（填“＞”、“=”或“＜”），原因是

 

（用离子方程式表示）．
（5）已知Y的单质与Z的单质生成C的反应是可逆反应，△H＜0．将3mol Y单质、5mol Z单质充入体积为2L的密闭容器中，平衡后C的浓度为1mol?L^-1．下列说法中正确的是

 

．（填写代号）
a．Y单质、Z单质与C三者化学反应速率之比为1：3：2时，达到化学平衡
b．达到化学平衡时，Y、Z的物质的量之比为1：1
c．该反应的化学平衡常数为1L²?mol^-2
d．达到化学平衡后，再升高温度，C的体积分数增大
（6）已知：
①Y₂（g）+2X₂（g）═2YX₂（g）；△H=+67.7kJ?mol^-1．
②Y₂Z₄（g）+X₂（g）═Y₂（g）+2Z₂X （g）；△H=-534kJ?mol^-1．
则2Y₂Z₄（g）+2YX₂（g）═3Y₂（g）+4Z₂X （g）△H=

 

kJ?mol^-1．

Answer 1

考点：无机物的推断,位置结构性质的相互关系应用,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,元素周期律与元素周期表专题,化学平衡专题,电化学专题

分析：短周期中形成无色气体单质的只有H₂、N₂、O₂（稀有气体除外），三元素的质子数之和为16，三种单质相互化合可以得到NO、H₂O、NH₃，且一个B分子中含有的Z原子个数比C分子中少1个，则B为H₂O、C为NH₃、Z为氢，由转化关系可知，故A为NO，X为氧，Y为氮，以此解答该题．

解答： 解：短周期中形成无色气体单质的只有H₂、N₂、O₂（稀有气体除外），三元素的质子数之和为16，三种单质相互化合可以得到NO、H₂O、NH₃，且一个B分子中含有的Z原子个数比C分子中少1个，则B为H₂O、C为NH₃、Z为氢，由转化关系可知，故A为NO，X为氧，Y为氮，
（1）O元素的质子数为8，氧原子有2个电子层，最外层电子数为6，位于第2周期VIA族，故答案为：第2周期ⅥA族；
（2）X的单质与Z的单质可制成新型的化学电源，是氢氧燃料电池，正极通入氧气，发生还原反应，氢气在负极放电，碱性条件下生成水，负极电极反应式为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案为：氧气；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）C为NH₃在一定条件下反应生成A为NO，是氨气的催化氧化，反应方程式为：4NH₃+5O₂

催化剂   .

高温高压

4NO+6H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂   .

高温高压

4NO+6H₂O；
（4）X、Y、Z三种元素可组成一种强酸W，C与W完全反应生成一种盐，应为硝酸铵，为强酸弱碱盐，发生 NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，水解呈酸性，
故答案为：＜； NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
（5）已知氢气的单质与氮气的单质生成氨气的反应是可逆反应，△H＜0．将3mol 氮气单质、5mol 氢气单质充入体积为2L的密闭容器中，平衡后氨气的浓度为1mol?L^-1．
则            N₂+3H₂

高温高压

催化剂

2NH₃，
起始（mol/L）  1.5  2.5       0
转化（mol/L） 0.5  1.5       1
平衡（mol/L） 1     1        1
a．无论是否达到平衡状态，Y单质、Z单质与C三者化学反应速率之比为1：3：2，不能确定是否达到化学平衡，故错误；
b．由以上分析可知达到化学平衡时，Y、Z的物质的量之比为1：1，故正确；
c．该反应的化学平衡常数为=

(1mol/L)2

1mol/L×(1mol/L)3

=1L²?mol^-2，故正确；
d．正反应放热，则达到化学平衡后，再升高温度，平衡逆向移动，C的体积分数减小，故错误；
故答案为：bc；
（6）X为O元素，Y为N元素，Z为H元素，则
①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）；△H=+67.7kJ?mol^-1．
②NH₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O （g）；△H=-534kJ?mol^-1．
由盖斯定律可知，将②×2-①可得2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O （g）△H=（-534kJ?mol^-1）×2-（+67.7kJ?mol^-1）=-1135.7kJ?mol^-1．
故答案为：-1135.7．

点评：本题无机物推断等，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，推断该题的突破口为X、Y、Z三种短周期元素的单质为无色气体，再结合信息与转化关系推断，题目难度中等．