题目内容

2．I．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置如图所示．
X
YZW
其中Y所处的周期序数与族序数相等．按要求回答下列问题：
（1）写出X的原子结构示意图．
（2）列举一个事实说明W非金属性强于Z：2HClO4+Na2SiO3=2NaClO4+H2SiO3↓（用化学方程式表示）
II．运用所学化学原理，解决下列问题：
（3）已知：Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑．某同学利用单质硅和铁为电极材料设计原电池（NaOH为电解质溶液），该原电池负极的电极反应式为Si-4e-+6OH-=SiO32-+3H2O；
（4）已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=a kJ•mol-1；
②CO2（g）+C（s）═2CO（g）△H=b kJ•mol-1；
③Si（s）+O2（g）═SiO2（s）△H=c kJ•mol-1．
工业上生产粗硅的热化学方程式为2C（s）+SiO2（s）=Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol-1；
（5）已知：CO（g）+H2O（g） $?_{△}^{催化剂}$ H2（g）+CO2（g）．右表为该反应在不同温度时的平衡常数．
温度/℃400500800
平衡常数K9.9491
则：该反应的△H＜0（填“＜”或“＞”）；500℃时进行该反应，且CO和H2O起始浓度相等，CO平衡转化率为75%．

分析 I．由元素在周期表中位置，可知X处于第二周期，Y、Z、W处于第三周期，Y所处的周期序数与族序数相等，则Y为Al，可推知Z为Si、X为N、W为Cl；
Ⅱ．（3）负极发生氧化反应，Si在负极失去电子，碱性条件下生成SiO32-、H2O；
（4）已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=a kJ•mol-1；
②CO2（g）+C（s）═2CO（g）△H=b kJ•mol-1；
③Si（s）+O2（g）═SiO2（s）△H=c kJ•mol-1
根据盖斯定律，①+②-③可得2C（s）+SiO2（s）=Si（s）+2CO（g），反应热也进行相应的计算；
（5）由表中数据可知，升高温度，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动；
令CO和H2O起始物质的量均为1mol，设平衡时参加反应CO的物质的量为xmol，利用三段式表示出各组分物质的量变化量、平衡时各组分物质的量，反应前后气体体积不发生变化，用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式列方程计算解答．

解答 解：I．由元素在周期表中位置，可知X处于第二周期，Y、Z、W处于第三周期，Y所处的周期序数与族序数相等，则Y为Al，可推知Z为Si、X为N、W为Cl．
（1）N原子结构示意图为，故答案为：；
（2）说明Cl非金属性强于Si的方程式为：2HClO4+Na2SiO3=2NaClO4+H2SiO3↓，
故答案为：2HClO4+Na2SiO3=2NaClO4+H2SiO3↓；
Ⅱ．（3）负极发生氧化反应，Si在负极失去电子，碱性条件下生成SiO32-、H2O，负极电极反应式为：Si-4e-+6OH-=SiO32-+3H2O，
故答案为：Si-4e-+6OH-=SiO32-+3H2O；
（4）已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=a kJ•mol-1；
②CO2（g）+C（s）═2CO（g）△H=b kJ•mol-1；
③Si（s）+O2（g）═SiO2（s）△H=c kJ•mol-1
根据盖斯定律，①+②-③可得：2C（s）+SiO2（s）=Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol-1，
故答案为：2C（s）+SiO2（s）=Si（s）+2CO（g）△H=（a+b-c）kJ•mol-1；
（5）由表中数据可知，升高温度，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即该反应的△H＜0；
令CO和H2O起始物质的量均为1mol，设平衡时参加反应CO的物质的量为xmol，则：
          CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）
开始（mol）：1      1         0       0
转化（mol）：x      x         x       x
平衡（mol）：1-x    1-x       x       x
反应前后气体体积不发生变化，可用物质的量代替浓度计算平衡常数，故$\frac{x×x}{（1-x）×（1-x）}$=9，解得x=0.75，故CO平衡转化率为$\frac{0.75mol}{1mol}$×100%=75%，
故答案为：＜；75%．

点评 本题属于拼合型题目，涉及结构性质位置关系、电极反应式、热化学方程式、平衡常数影响因素及应用等，难度不大．

练习册系列答案
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12．实验装置图完全正确的是（　　）
A．
测量钠与乙醇反应生成H2的体积		B．
制取乙烯
C．
蒸馏石油		D．
制取乙酸乙酯
13．A、B、C、D四种芳香族化合物都是某些植物挥发油中的主要成分，有的是药物，有的是香料．它们的结构简式如下：

请回答下列问题：
（1）写出B中官能团的名称：碳碳双键、（酚）羟基．
（2）能发生银镜反应的有AC（填序号）．
（3）满足下列条件的D的同分异构体有3种．
①遇FeCl3溶液显紫色   ②能发生水解反应  ③苯环上的一氯代物有两种
（4）按图，C经一步反应可生成E，E是B的同分异构体，则反应①的反应类型是氧化反应，写出F的结构简式．
10．下列说法不正确的是（　　）
A．将红热的铜丝迅速插入乙醇中，可观察到铜丝表面变红，并能闻到刺激性气味
B．乙醇（CH3CH2OH）与二甲醚（CH3-O-CH3）互为同分异构体
C．在蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，会使蛋白质发生变性
D．煤的干馏是化学变化
17．已知25℃，101KPa下，0.4molCH4燃烧生成CO2和液态水放出356KJ热量，写出该反应的热化学方程式CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+H2O（l）△H=-890 kJ/mol．
7．常温下，下列各组粒子在指定溶液中能大量共存的是（　　）
A．含大量Fe3+的溶液中：NH4+、Mg2+、Cl-、HSO3-
B．加入Al有H2生成的溶液中：Na+、NH4+、Cl-、NO3-
C．NaOH溶液中：K+、Na+、AlO2-、CO32-
D．NaHCO3溶液中：K+、Al3+、Cl-、SO42-
14．工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的cd吸收．
a．浓H2SO4     b．稀HNO3   c．NaOH溶液   d．氨水
（2）用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在Fe3+（填离子符号），检验溶液中还存在Fe2+的方法是另取少量所得溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4溶液紫红色褪去（注明试剂、现象）．
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为3Cu2O+2Al $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Al2O3+6Cu．
（4）利用反应2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O．
11．加“碘”食盐较多使用的碘酸钾（KIO3），在工业上可用电解法制取．以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：KI+3H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$KIO3+3H2↑．下列有关说法不正确的是（　　）
A．电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极
B．电解时，阳极反应是：I--6e-+3H2O═IO3-+6H+
C．溶液调节至强酸性，对生产不利
D．电解后阴极周围溶液的pH升高
9．（1）铅蓄电池是典型的可充型电池，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2$S{O}_{4}^{2-}$$?_{充电}^{放电}$2PbSO4+2H2O．请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
放电时，正极的电极反应式是PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O；电解液中H2SO4的浓度将变小；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加48g．
（2）微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用．有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-．
根据上述反应式，完成下列题目．
①下列叙述正确的是C．
A．在使用过程中，电解质KOH被不断消耗
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
②写出电池的总反应式：Zn+Ag2O=2Ag+ZnO．
③使用时，负极区的pH减小（填“增大”“减小”或“不变”，下同），正极区的pH增大，电解质溶液的pH不变．

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