Question

14．A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大，A、E同主族，A元素的原子半径最小，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y，A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物．回答下列问题：
（1）常温下，X、Y的水溶液的pH均为5．则两种水溶液中由水电离出的H+浓度之比是10^-4：1．
（2）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物，受热易分解．写出少量该化合物溶液与足量的Ba（OH）₂溶液反应的离子方程式Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O．
（3）将BA₄，D₂分别通入插在碱溶液中的两个电极形成燃料电池，则通BA4的一极的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．
（4）化学反应3A₂（g）+C₂（g）?2CA₃（g）．当反应达到 平衡时不断改变条件（不改变A₂、C₂和CA₃的量），如图表示反应速率与反应过程的关系，其中表示平衡混合物中CA₃的含量最高的一段时间是t₀～t₁．温度为T℃时，将4amolA₂和2a molC₂放人1L密闭容器中，充分反应后测得C₂的转化率为50%，则平衡混合气中C₂的体积分数为20%．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大．A元素的原子半径最小，则A为氢元素；B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，则B有2个电子层，最外层电子数为4，则B为碳元素；C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y，则C为氮元素、X为硝酸、Y为硝酸铵；A、E同主族，E的原子序数大于碳元素，则E为Na元素；A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物，则D为O氧元素，然后利用元素及其单质、化合物的性质来解答．

解答 解：A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大．A元素的原子半径最小，则A为氢元素；B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，则B有2个电子层，最外层电子数为4，则B为碳元素；C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y，则C为氮元素、X为硝酸、Y为硝酸铵；A、E同主族，E的原子序数大于碳元素，则E为Na元素；A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物，则D为O氧元素，
（1）常温下，硝酸溶液中水电离中氢离子浓度等于溶液中氢氧根离子浓度为$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$mol/L=10^-9mol/L．硝酸铵溶液中氢离子为水电离产生的，氢离子浓度为10^-5mol/L，故两溶液中由水电离出的H⁺浓度之比为10^-9mol/L：10^-5mol/L=10^-4：1，
故答案为：10^-4：1；
（2）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物，受热易分解，该化合物为NaHCO₃，少量NaHCO₃溶液与足量的Ba（OH）₂溶液反应生成碳酸钡、碳酸钠与是，反应的离子方程式为：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O，
故答案为：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O；
（3）将CH₄，O₂分别通入插在碱溶液中的两个电极形成燃料电池，负极发生氧化反应，电极放出为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（4）化学反应3A₂（g）+C₂（g）?2CA₃（g），△H=-92.4kJ•mol^-1．该反应为体积减小的放热反应．
①t₀～t₁，正逆反应速率相等，平衡不移动；t₁～t₂，正逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，导致氨气的含量降低；t₂～t₃，正逆反应速率相等，处于平衡状态，氨气的含量不变；t₃～t₄，正逆反应速率都同等程度的增大平衡不移动，氨气的含量不变；t₄～t₅，正逆反应速率都降低，但逆反应速率大于正反应速率，导致平衡向逆反应方向移动，氨气的含量降低；t₅～t₆，正逆反应速率相等，平衡不移动，氨气的含量不变，所以平衡混合物中CA₃的含量最高的一段时间是t₀～t₁．
温度为T℃时，将5mol A₂和2mol C₂放入0.5L密闭容器中，平衡后测得C₂的转化率为50%，转化的C₂的物质的量为
1mol，
     3A₂（g）+C₂（g）?2CA₃（g）．
开始 5mol     2mol    0
反应 3mol     1mol    2mol
平衡 2mol     1mol    2mol
则平衡混合气中C₂的体积分数为$\frac{1}{5}×100%$=20%，
故答案为：t₀～t₁；20%．

点评 本题考查了元素的判断、离子方程式和热化学方程式的书写、化学平衡移动方向的判断等知识点，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，难点是根据图象中反应速率的变化判断平衡 移动的方向．