Question

8．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分子中含有的Z元素的原子个数比C分子中的少一个．
请回答下列问题：
（1）X元素在周期表中的位置是第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（KOH溶液作电解质溶液），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，则正极通入氧气（填物质名称）；负极电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）C在一定条件下反应生成A的化学方程式是4NH₃+5O₂$?_{催化剂}^{高温}$4NO+6H₂O．
（4）已知Y的单质与Z的单质生成C的反应是可逆反应，△H＜0．将等物质的量的Y、Z的单质充入一密闭容器中，在适当催化剂和恒温、恒压条件下反应．下列说法中，正确的是ab（填写下列各项的序号）．
a．达到化学平衡时，正反应速率与逆反应速率相等
b．反应过程中，Y的单质的体积分数始终为50%
c．达到化学平衡时，Y、Z的两种单质在混合气体中的物质的量之比为1：1
d．达到化学平衡的过程中，混合气体平均相对分子质量减小
e．达到化学平衡后，再升高温度，C的体积分数增大．

Answer 1

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，据此解答．

解答 解：（1）氧元素质子数为8，在周期表中的位置是第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，氢气在负极放电，碱性条件下生成水，负极电极反应式为：氧气；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案为：氧气；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）氨气在催化剂存在的条件下与氧气反应，生成一氧化氮，所以反应方程式为：4NH₃+5O₂$?_{催化剂}^{高温}$4NO+6H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂$?_{催化剂}^{高温}$4NO+6H₂O；
（4）Y的单质（N₂）与Z的单质（H₂）生成C（NH₃）的反应是可逆反应，△H＜0，反应为：N₂+3H₂ $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃，△H＜0；
a、化学平衡的标志是正逆反应速率相同，故a正确；
b、将等物质的量的Y（N₂）、Z（H₂）的单质充入一密闭容器中，在适当催化剂和恒温、恒压条件下反应，设起始量都为1mol，则
      N₂ +3H₂ $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃
起始量 1        1             0
变化量 x       3x            2x
平衡量 1-x     1-3x          2x
所以氮气所占体积分数为物质的量的百分数=$\frac{1-x}{2-2x}$×100%=50%，所以Y（N₂）的单质的体积分数始终为50%，故b正确；
c、达到化学平衡时，Y（N₂）的单质的体积分数始终为50%，H₂和NH₃共占50%，所以两种单质在混合气体中的物质的量之比不为1：1，故c错误；
d、达到化学平衡的过程中，气体质量不变，气体物质的量减小，所以混合气体平均相对分子质量增大，故d错误；
e、到化学平衡后，再升高温度，反应是放热反应，平衡逆向进行，C（NH₃）的体积分数减小．故e错误；
综上所述ab正确；
故答案为：ab．

点评 本题无机物推断等，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．