题目内容

【题目】短周期五种元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C的单质在常温下都呈气态,C原子最外层电子数是电子层数的3倍,C和E位于同主族。1molDAx与足量的A2C反应生成44.8L(标准状况)G气体。A、B的单质依次为G、T,在密闭容器中充入一定量的G、T,一定条件下发生反应G+T→W(未配平),测得各物质的浓度如表所示。

物质

T

G

W

10min时,c/(mol/L)

0.5

0.8

0.2

20min时,c/(mol/L)

0.3

0.2

0.6

回答下列问题:

(1)A、B、C能组成既含离子键又含共价键的化合物,该化合物的化学式为_________。

(2)B、C、D、E的简单离子中,离子半径由大到小排序为__________。(用离子符号表示)

(3)J、L是由A、B、C、E四种元素组成的两种常见酸式盐,J、L混合可产生有刺激性气味的气体,写出这两种溶液发生反应的离子方程式_______;J、L中能使酸性高锰酸钾溶液退色的是_______(填化学式)。

(4)B2A4-C2碱性燃料电池放电效率高。该电池放电时生成B2和A2C,正极反应式为_____;电池工作一段时间后,电解质溶液的pH_____(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)由A、B、C、D四种元素组成的单质、化合物在一定条件下的转化关系(部分条件和产物已省略)如图所示,已知M耐高温。

①X的电子式为______;W的结构式为________。

②已知W与乙反应生成K和甲是某重要化工生产步骤之一,提高其反应速率的方法除增大反应物浓度、增大压强外,还有______、______。

【答案】NH4NO3或NH4NO2 S2->N3->O2->Mg2+ H++HSO3-=H2O+SO2↑ NH4HSO3 O2+H2O+4e-=4OH- 减小 升高温度 加入催化剂

【解析】

C原子最外层电子数是电子层数的3倍,可推知C为O元素;短周期五种元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C的单质在常温下都呈气态,可中A是H元素;B是N元素;C和E位于同主族,则E是S元素;D原子序数大于O,小于S,A2C是H2O,1molDAx与足量的A2C反应生成44.8L(标准状况)G气体,n(G)=44.8L÷22.4L/mol=2mol,说明G是H2,D为+2价的Mg元素。然后根据物质的性质分析推断,进行解答。

根据上述分析可知A是H元素,B是N元素,C是O元素,D是Mg元素,E是S元素。

(1) A、B、C三种元素分别是H、N、O,三种元素能组成既含离子键又含共价键的化合物,该化合物可能为NH4NO3、NH4NO2;

(2)B、C、D、E元素分别是N、O、Mg、S,离子核外电子层数越多,离子半径越大;对于电子层数相同的元素,离子的核电荷数越大,离子半径越小;S2-核外有3个电子层,N3-、O2-、Mg2+离子核外有2个电子层,所以四种元素形成的简单离子中,离子半径由大到小排序为S2->N3->O2->Mg2+;

(3)J、L是由A、B、C、E四种元素组成的两种常见酸式盐,则这两种盐为NH4HSO3、NH4HSO4,硫酸氢铵是强酸的酸式盐,在溶液中以H+形式存在,亚硫酸氢铵是弱酸的酸式盐J、L混合可产生有刺激性气味的气体,这两种溶液发生反应的离子方程式H++HSO3-=H2O+SO2↑;J、L中,NH4HSO3中的S为+4价,具有还原性,能被具有强氧化性的高锰酸钾溶液氧化,因此能使酸性高锰酸钾溶液退色的是NH4HSO3;

(4)B2A4是N2H4,C2是O2,在碱性环境中该燃料电池放电效率高。该电池放电时生成N2和H2O,在正极上O2获得电子,发生还原反应变为OH-,正极的反应式为O2+H2O+4e-=4OH-;在负极上N2H4失去电子,与溶液中的OH-结合形成N2和H2O,电极反应式为:N2H4-4e-+4 OH-=N2+4H2O,总反应方程式为:N2H4+O2=N2+2H2O,可见电池工作一段时间后,电解质溶液中溶质的物质的量不变,但由于溶液的体积增大,所以溶液的pH减小;

(5)由A、B、C、D四种元素组成的单质、化合物已知M耐高温,说明M是离子化合物,结合这几种物质的转化关系及物质的性质可知X是Mg3N2,Y是Mg(OH)2;M是MgO;W是NH3;甲是H2O,乙是O2;K是NO;F是NO2。

①X是Mg3N2,Mg3N2是离子化合物,其电子式为;W为NH3,在该分子中,N原子与3个H原子形成3个共价键,结构式为;

②NH3与O2在催化剂存在条件下,加热发生氧化反应,产生NO和水,该反应是工业上制取硝酸的重要化学反应,反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,根据一些化学反应速率的因素,要提高该反应速率,除了可以增大反应物浓度、增大压强外,还有升高温度、使用合适的催化剂。

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