Question

三種短周期元素X、Y、Z，它們的原子序數(shù)之和為16，X、Y、Z三種元素的常見單質(zhì)在常溫下都是無色氣體．已知X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍，X和Y的單質(zhì)直接化合形成氣體A，X和Z的單質(zhì)直接化合形成液態(tài)化合物B，Y和Z的單質(zhì)直接化合形成的化合物C是一種無色有刺激性氣味的氣體．
請回答下列問題：
（1）Y元素在周期表中的位置是

 

．
（2）C可在X的單質(zhì)中燃燒得到Y(jié)的單質(zhì)和化合物B，利用此反應可制成新型的化學電源（KOH溶液做電解質(zhì)溶液），兩個電極均由多孔碳制成，通人的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電，則正極通入的物質(zhì)是

 

（填物質(zhì)名稱）；負極的電極反應式為

 

．
（3）C與X的單質(zhì)反應生成A的化學方程式為

 

．
（4）常溫下，C的水溶液的pH=12，則該溶液中由水電離的c（OH^-）=

 

．若向C溶液中加入等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸，所得溶液中水的電離程度

 

（填“大于”、“等于”或“小于”）相同條件下C溶液中水的電離程度．
（5）在2L密閉容器中放入1mol C氣體，在一定溫度進行如下反應：2C（g）?Y₂（g）+3Z₂（g），反應時間（t）與容器內(nèi)氣體總壓強（p）的數(shù)據(jù)見下表：

時間t/min	0	1	2	3	4	5
總壓強P l00kPa	4	4.6	5.4	5.8	6	6

該反應的化學平衡常數(shù)表達式是

 

（用具體物質(zhì)的化學式表示）；平衡時C的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（6）已知：①Y₂（g）+2X₂（g）═2YX₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1．
②Y₂Z₄（g）+X₂（g）═Y₂（g）+2Z₂X（g）△H=-534kJ?mol^-1．
則2Y₂Z₄（g）+2YX₂（g）═3Y₂（g）+4Z₂X（g）△H=

 

kJ?mol^-1．

Answer 1

考點：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應用,用蓋斯定律進行有關(guān)反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡的計算,pH的簡單計算

專題：化學反應中的能量變化,元素周期律與元素周期表專題,化學平衡專題,電化學專題

分析：三種短周期元素X、Y、Z，它們的原子序數(shù)之和為16，X、Y、Z三種元素的常見單質(zhì)在常溫下都是無色氣體，這三種單質(zhì)氣體是氫氣、氮氣和氧氣，X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍，最外層電子數(shù)不超過8個，其內(nèi)層為K層，則X是O元素，X和Z的單質(zhì)直接化合形成液態(tài)化合物B，則B是H₂O，Z是H元素，
所以Y是N元素，X和Y的單質(zhì)直接化合形成氣體A，則A是NO，氮氣和氫氣直接化合形成的化合物C是一種無色有刺激性氣味的氣體，則C是NH₃，
（1）根據(jù)Y原子核外電子層數(shù)等于其周期數(shù)，其最外層電子數(shù)等于其族序數(shù)，據(jù)此判斷Y元素在周期表中的位置；
（2）NH₃可在O₂中燃燒得到N₂和化合物H₂O，利用此反應可制成新型的化學電源（KOH溶液做電解質(zhì)溶液），負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應；
（3）NH₃和O₂反應生成NO和H₂O，根據(jù)反應式、生成物和反應條件書寫方程式；
（4）常溫下，NH₃的水溶液的pH=12，該溶液中由水電離的c（OH^-）等于溶液中氫離子濃度；
若向NH₃溶液中加入等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸，二者恰好反應生成氯化銨，氯化銨溶液呈酸性，酸或堿抑制水電離，含有弱離子的鹽促進水電離；
（5）K=

c(N2)．c3(H2)

c2(NH3)

；
在密閉容器中，在一定溫度下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強之比，根據(jù)壓強確定參加反應的氨氣的物質(zhì)的量，從而確定其轉(zhuǎn)化率；
（6）根據(jù)蓋斯定律計算．

解答： 解：三種短周期元素X、Y、Z，它們的原子序數(shù)之和為16，X、Y、Z三種元素的常見單質(zhì)在常溫下都是無色氣體，這三種單質(zhì)氣體是氫氣、氮氣和氧氣，X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍，最外層電子數(shù)不超過8個，其內(nèi)層為K層，則X是O元素，X和Z的單質(zhì)直接化合形成液態(tài)化合物B，則B是H₂O，Z是H元素，
所以Y是N元素，X和Y的單質(zhì)直接化合形成氣體A，則A是NO，氮氣和氫氣直接化合形成的化合物C是一種無色有刺激性氣味的氣體，則C是NH₃，
（1）Y是N元素，N原子核外有2個電子層、最外層電子數(shù)是5，所以N元素位于第二周期第VA族，故答案為：第二周期第VA族；
（2）NH₃可在O₂中燃燒得到N₂和化合物H₂O，利用此反應可制成新型的化學電源（KOH溶液做電解質(zhì)溶液），負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應，所以正極上通入的氣體是氧氣，負極上電極反應式為：4NH₃-12e^-+12OH^-=2N₂+12H₂O，故答案為：氧氣；4NH₃-12e^-+12OH^-=2N₂+12H₂O；
（3）NH₃和O₂在高溫、催化劑條件下反應生成NO和水，反應方程式為：4NH₃+5O₂

高溫    .

催化劑

4NO+4H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂

高溫    .

催化劑

4NO+4H₂O；
（4）常溫下，NH₃的水溶液的pH=12，該溶液中由水電離的c（OH^-）等于溶液中c（H⁺）=10^-12 mol/L；
若向NH₃溶液中加入等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸，二者恰好反應生成氯化銨，氯化銨溶液呈酸性，酸或堿抑制水電離，含有弱離子的鹽促進水電離，則氯化銨促進水電離，故答案為：10^-12mol/L；大于；
（5）2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g），則K=

c(N2)．c3(H2)

c2(NH3)

；
在密閉容器中，在一定溫度下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強之比，所以反應前后氣體的物質(zhì)的量之比=4：6=2：3，反應前氣體的物質(zhì)的量為1mol，則反應后氣體的物質(zhì)的量為1.5mol，則參加反應的氨氣的物質(zhì)的量=

1.5mol-1mol

2

×2=0.5mol，所以氨氣的轉(zhuǎn)化率=

0.5mol

1mol

×100%=50%，
故答案為：K=

c(N2)．c3(H2)

c2(NH3)

；50%；
（6）已知：①Y₂（g）+2X₂（g）═2YX₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1，
②Y₂Z₄（g）+X₂（g）═Y₂（g）+2Z₂X（g）△H=-534kJ?mol^-1，將方程式2②-①得2Y₂Z₄（g）+2YX₂（g）═3Y₂（g）+4Z₂X（g）△H=2×（-534kJ?mol^-1）-（+67.7kJ?mol^-1）=-1135.7kJ/mol，
故答案為：-1135.7．

點評：本題以元素位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系為載體考查了元素的推斷、蓋斯定律、原電池原理、轉(zhuǎn)化率的計算等知識點，根據(jù)原子結(jié)構(gòu)及物質(zhì)間的反應確定元素，再結(jié)合蓋斯定律、燃料電池正負極上發(fā)生的反應、轉(zhuǎn)化率的計算等知識點來分析解答，知道酸中水電離出氫離子或堿中水電離出氫氧根離子的計算方法，為易錯點．