题目内容

17．已知X、Y、Z、W分别是元素周期表中的短周期元素，且原子序数依次增大．X、W为同主族元素，Y、Z为同周期的相邻元素．W原子的质子数等子Y、Z原子的最外层电子数之和．Y与X形成的分子中含有3个共价键，X、Y、Z所形成的常见化合物是汽车安全气囊中的一种填充物．请回答下列问题：
①写出X、Y、W形成化合物的电子式．
②一定温度下，X2、Y2在容积为5L的密闭容器中发生可逆反应，充入的X2和Y2的物质的量分别是6mol和3mol，达到化学平衡状态时生成物的物质的量为2.4mol．达到化学平衡状态时，混合气体中Y2的体积分数为27.3%．

分析 已知X、Y、Z、W分别是元素周期表中的短周期元素，且原子序数依次增大，X、W为同主族元素，Y、Z为同周期的相邻元素，X、Y、Z形成的常见化合物是汽车安全气囊中的一种填充物，该填充物为NH4NO3，Y与X形成的分子中有3个共价键，该化合物为NH3，则X为H元素、Y为N元素、Z为O元素，W原子的质子数等于Y、Z原子的最外层电子数之和，W的质子数=5+6=11，为Na元素，据此进行解答．

解答 解：已知X、Y、Z、W分别是元素周期表中的短周期元素，且原子序数依次增大，X、W为同主族元素，Y、Z为同周期的相邻元素，X、Y、Z形成的常见化合物是汽车安全气囊中的一种填充物，该填充物为NH4NO3，Y与X形成的分子中有3个共价键，该化合物为NH3，则X为H元素、Y为N元素、Z为O元素，W原子的质子数等于Y、Z原子的最外层电子数之和，W的质子数=5+6=11，为Na元素，
①X、Y、W分别为H、O、Na元素，形成的化合物为NaOH，氢氧化钠为离子化合物，其电子式为，
故答案为：；
②一定温度下，H2、N2在容积为5L的密闭容器中发生可逆反应，充入的H2、N2的物质的量分别是6mol和3mol，达到化学平衡状态时生成物NH3的物质的量为2.4mol，
起始时充入的N2和 H2 的物质的量分别是3.0mol和6.0mol，平衡时生成NH3的物质的量是2.4mol，
设平衡时消耗氮气的物质的量为x，反应后气体减少的物质的量为y，
N2+3H2?2NH3 △n
1     3       2          2
x           2.4mol     y
则：x=$\frac{1×2.4mol}{2}$=1.2mol，y=$\frac{2.4mol×2}{2}$=2.4mol，
平衡时气体总物质的量为：6mol+3mol-2.4mol=6.6mol，氮气的物质的量为：3mol-1.2mol=1.8mol，
相同条件下气体的体积分数等于其物质的量分数，所以平衡时氮气的体积分数=$\frac{1.8mol}{6.6mol}$×100%=27.3%，
故答案为：27.3%．

点评 本题考查位置结构与性质关系的应用、化学平衡的计算，题目难度中等，推断元素为解答关键，注意掌握差量法在化学计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．

练习册系列答案
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6．0.1moL/L醋酸用蒸馏水稀释的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电离程度增大，H+浓度增大B．电离程度减小，H+浓度减小
C．电离程度增大，H+浓度减小D．电离程度减小，H+浓度增大
8．对于锌-铜-稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1mol电子通过时，理论上的两极变化是：①锌片溶解了32.5g；②锌片溶解了65g；③铜片上析出lg H2；④铜片上析出1mol H2（　　）
A．①和④B．①和③C．②和③D．②和④
5．某研究小组按下列路线合成镇痛药哌替啶：

已知RX$\stackrel{NaCN}{→}$RCN$→_{H+}^{H_{2}O}$RCOOH

请回答：
（1）A→B的反应类型是取代反应．
（2）下列说法不正确的是A．
A．化合物A的官能团是硝基   B．化合物B可发生消去反应
C．化合物E能发生加成反应  D．哌替啶的分子式是C15H21NO2
（3）写出B+C→D的化学反应方程式．
（4）设计以甲苯为原料制备C的合成路线（用流程图表示，无机试剂任选）．
（5）写出同时符合下列条件的C的所有同分异构体的结构简式．
①分子中有苯环而且是苯环的邻位二取代物；
②1H-NMR谱表明分子中有6种氢原子；IR谱显示存在碳氮双键（C=N）．
12．下列化合物中，只含有离子键的是（　　）
A．CaCl2B．NH3C．H2OD．KOH
2．下列有关化学用语使用正确的是（　　）
A．硫原子的原子结构示意图：
B．氯化铵的电子式：[HH]+Cl-
C．原子核内有10个中子的氧原子：188O
D．用电子式表示水的形成过程：H×++×H→
9．碳元素及其化合物与人类的生活、生产息息相关，请回答下列问题：
（1）自然界中的碳循环对人类的生存与发展具有重要意义．
①绿色植物的光合作用吸收CO2释放O2的过程可以描述为以下两步：
2CO2（g）+2H2O（l）+2C5H10O4（s）═4（C3H6O3）+（s）+O2（g）+4e-△H=+1360kJ•mol-1
12C3H6O3（s）+12e-═C6H12O6（s，葡萄糖）+6C3H10O4（s）+3O2（g）△H=-1200kJ•mol-1
则绿色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式为：6CO2（g）+6H2O（l）=C6H12O6（s）+6O2（g）△H=+2880kJ•mol-1．
②溶洞的形成是石灰岩中的主要成分碳酸钙在一定条件下溶解和沉积形成，请站在活化能的角度解释溶洞形成过程极为缓慢的原因溶洞形成过程的化学反应在自然条件下活化能较高．
（2）工业上碳及其化合物是重要的工业原料．
①以CO2、NaCl、NH3为原料制得Na2CO3是“侯氏制碱法”的重要步骤，相关物质的溶解度曲线如图所示，请写出常温下向饱和氯化钠溶液中先后通入足量的NH3、CO2发生反应的离子方程式：NH3+CO2+H2O+Na+=NaHCO3↓+NH4+．
常温常压下，在NaHCO3溶液中存在如下平衡：
HCO3-+H2O?H2CO3+OH-    Kh=2.27×10-8
HCO3-?CO32-+H+                 Ka2=4.7×10-11
H2O?H++OH-                     Kw=1.0×10-14
请用K定量解释NaHCO3溶液显碱性的原因：NaHCO3溶液中HCO3-的水解程度大于电离程度，使得溶液中c（OH-）大于c（H+）而显碱性，在NaHCO3溶液中继续通入CO2，至溶液中n（HCO3-）：n（H2CO3）=4.4时溶液可以达中性．
②工业上可以利用甲醇制备氢气．
甲醇蒸汽重整法制备氢气的胡政尧反应为CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol的CH3OH（g）体系压强为p1，在一定条件下达到平衡时，体系压强为p2，且p2：p1=2.2，则该条件下CH3OH的平衡转化率为60%．
工业上还可以利用甲醇部分氧化法制备氢气，在一定温度下以$\frac{Ag}{Ce{O}_{2}}$-ZnO为催化剂，原料气比例对反应选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图所示．则当$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为2CH3OH+O2?2HCHO+2H2O；在制备H2时最好控制$\frac{n（{O}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$=0.5．
6．设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法不正确的是（　　）
A．盛有SO2的密闭容器中含有NA个氧原子，则SO2的物质的量为0.5 mol
B．28g乙烯和环丙烷（C3H6）组成的混合气体，完全燃烧时，转移的电子数为12NA
C．0.1 mol•L-1的（NH4）2SO4溶液中，所含NH4+数小于0.2NA
D．标准状况下，2.24 L18O2中含有2NA个中子
7．科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用．
I．CO2可用来合成低碳烯烃．
2CO2（g）+6H2（g）?CH2=CH2（g）+4H2O（g）△H=akJ/mol
请回答：
（1）已知：H2和CH2=CH2的燃烧热分别是285.8kJ/mol和1411.0kJ/mol，且H2O（g）?H2O（1）△H=-44.0kJ/mol，则 a=-127.8kJ/mol．
（2）上述由CO2合成CH2=CH2的反应在低温下自发进行（填“高温”或“低温”），理由是根据△G=△H-T△S，△H＜0△S＜0，要使反应自发进行使△G＜0，需低温下进行．
（3）在体积为1L的密闭容器中，充入3mol H2和1mol CO2，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示．下列说法正确的是AC．
A．平衡常数大小：KM＞KN
B．其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C．图1中M点时，乙烯的体积分数为7.7%
D．当压强或n（ H2）/n（CO2）不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
（4）保持温度不变，在体积为VL的恒容容器中以n（H2）：n（CO2）=3：1的投料比加入反应物，t0时达到化学平衡．t1时将容器体积瞬间扩大至2V L并保持不变，t2时重新达平衡．请在图2中作出容器内混合气体的平均相对分子质量$\overline{M}$随时间变化的图象．

II．利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝．
我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管（MWCNT）为电极材料，总反应为4Na+3CO2$?_{充电}^{放电}$2Na2CO3+C．放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图3所示：
（5）放电时，正极的电极反应式为3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C．
（6）若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2mol e-时，两极的质量差为15.8g．
（7）选用髙氯酸钠-四甘醇二甲醚做电解液的优点是导电性好，与金属钠不反应，难挥发（至少写两点）．

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