Question

2．X、Y、Z、M、N為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，X、Z處于同一主族，Z、M、N處于同一周期，N原子的最外層電子數(shù)是X、Y、Z原子最外層電子數(shù)之和．X、Y組成的常見氣體甲能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，N的單質(zhì)與甲反應能生成Y的單質(zhì)，同時生成兩種溶于水均呈酸性的化合物乙和丙，0.1mol•L^-1的乙溶液pH＞1；M的單質(zhì)既能與Z元素最高價氧化物對應的水化物的溶液反應生成鹽丁，也能與丙的水溶液反應生成鹽戊．
（1）寫出氣體甲能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的原因NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（2）N的單質(zhì)與甲反應生成的乙和丙的物質(zhì)的量之比為1：2，反應中被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2：3；
（3）將丁溶液和戊溶液相混合產(chǎn)生白色沉淀，寫出發(fā)生反應的離子方程式：3AlO₂^-+Al³⁺+6H₂O═4Al（OH）₃↓；
（4）Y₂X₄是一種可燃性液體，其燃燒熱較大且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境無污染，故可用作火箭燃料．
①已知：Y₂（g）+2O₂（g）═2YO₂（g）△H=+67.7kJ•mol^-1，2Y₂X₄（g）+2YO₂（g）═3Y₂（g）+4X₂O（g）△H=-1135.7kJ•mol^-1．則Y₂X₄完全燃燒的熱化學方程式為N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ/mol．（X、Y用具體元素符號表示）
②Y₂X₄-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液，該電池放電時，負極的電極反應式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．（X、Y用具體元素符號表示）

Answer 1

分析 X、Y、Z、M、N為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，X、Y組成的常見氣體甲能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則甲為NH₃，X為H、Y為N元素；
X、Z處于同一主族，結合原子序數(shù)可知，Z為Na；Z、M、N處于同一周期，應該處于第三周期，N原子的最外層電子數(shù)是X、Y、Z原子最外層電子數(shù)之和，即N原子最外層電子數(shù)為：1+1+5=7，則N為Cl；N的單質(zhì)氯氣與甲（NH₃）反應能生成Y的單質(zhì)，同時生成兩種溶于水均呈酸性的化合物乙和丙，0.1mol/L的乙溶液pH＞1，則乙為NH₄Cl，丙為HCl；M的單質(zhì)既能與Z（Na）元素最高價氧化物的水化物的溶液反應生成鹽丁，也能與丙（HCl）的水溶液反應生成鹽，M的氫氧化物為兩性氫氧化物，則M為Al元素，故丁為NaAlO₂，戊為氯化鋁，據(jù)此進行解答．

解答 解：X、Y、Z、M、N為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，X、Y組成的常見氣體甲能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則甲為NH₃，X為H、Y為N元素；
X、Z處于同一主族，結合原子序數(shù)可知，Z為Na；Z、M、N處于同一周期，應該處于第三周期，N原子的最外層電子數(shù)是X、Y、Z原子最外層電子數(shù)之和，即N原子最外層電子數(shù)為：1+1+5=7，則N為Cl；N的單質(zhì)氯氣與甲（NH₃）反應能生成Y的單質(zhì)，同時生成兩種溶于水均呈酸性的化合物乙和丙，應該為氯化銨和氯化氫，其中0.1mol/L的乙溶液pH＞1，則乙為NH₄Cl，丙為HCl；M的單質(zhì)既能與Z（Na）元素最高價氧化物的水化物的溶液（氫氧化鈉溶液）反應生成鹽丁，也能與丙（HCl）的水溶液反應生成鹽戊，則M的氫氧化物為兩性氫氧化物，故M為Al元素，故丁為NaAlO₂，戊為氯化鋁，
（1）甲為氨氣，氨水是若電解質(zhì)存在電離平衡，電離生成銨根離子和氫氧根離子，電離方程式為：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，
故答案為：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（2）氯氣與氨氣反應生成NH₄Cl、HCl，二者物質(zhì)的量之比為1：2，則該反應方程式為：3Cl₂+4NH₃=N₂+2NH₄Cl+4HCl，該反應中被氧化的為氨氣，被含有的為氯氣，氯氣完全被還原，而4mol氨氣中有2mol被氧化，所以該反應中被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2：3，
故答案為：2：3；
（3）丁為NaAlO₂，戊為氯化鋁，將丁溶液和戊溶液相混合，鋁離子和偏鋁酸根離子發(fā)生雙水解反應產(chǎn)生氫氧化鋁白色沉淀，反應的離子方程式為：3AlO₂^-+Al³⁺+6H₂O═4Al（OH）₃↓，
故答案為：3AlO₂^-+Al³⁺+6H₂O═4Al（OH）₃↓；
（4）Y₂X₄為N₂H₄，一種可燃性液體，其燃燒熱較大且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境無污染，故可用作火箭燃料，
①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol  ①，
2N₂H₄（l）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1135.7kJ/mol  ②，
結合蓋斯定律計算（①+②）×$\frac{1}{2}$得：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ/mol；
②Y₂X₄為N₂H₄，N₂H₄-空氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極發(fā)生還原反應，電極方程式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．

點評 本題考查了位置、結構與性質(zhì)關系的應用，題目難度中等，正確推斷各元素名稱為解答關鍵，試題涉及元素推斷、熱化學方程式書寫、電極反應式的書寫、氧化還原反應的計算等知識，試題知識點較多，綜合性較強，充分考查了學生靈活應用基礎知識的能力．