Question

10．W、X、Y、Z、M五種短周期元素在周期表中的位置如圖1，ZY₂是形成酸雨的主要物質(zhì)之一．

（1）M元素的離子結(jié)構(gòu)示意圖為
（2）Z、M二種元素的最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠Cl＞H₂S（用化學(xué)式表示）．
（3）NaHZ水溶液呈堿性的原因是HS^-+H₂?H₂S+OH^-（（用離子方程式表示）
（4）一定條件下X₂和H₂在2L的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)X₂+3H₂═2XH₃△H＜0，測(cè)出如下數(shù)據(jù)：

時(shí)間（min） 物質(zhì)的量（mol）	0	1	2	3	4
X2	3.0	n1	2.4	n3	n5
H2	9.0	8.4	7.2	n4	n6
XH3	0	0.4	n2	2.0	2.0

反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X₂的轉(zhuǎn)化率為33.3%，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為$\frac{1}{27}$（可用分?jǐn)?shù)表示）
（5）在火箭推進(jìn)器中裝有強(qiáng)還原劑液態(tài)X₂H₄和強(qiáng)氧化劑液態(tài)H₂Y₂，當(dāng)它們混合時(shí)，平均每轉(zhuǎn)移1mol電子放熱160kJ，同時(shí)生成液態(tài)水和氮?dú)�，該反�?yīng)的熱化學(xué)方程式為N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-640kJ/mol．
（6）傳感器工作原理如右圖，氣體擴(kuò)散進(jìn)入傳感器，在敏感電極上發(fā)生反應(yīng)，傳感器就會(huì)接收到電信號(hào)．若待測(cè)氣體WO：電解質(zhì)溶液為H₂ZO₄，對(duì)電極充入空氣，有電流產(chǎn)生，則下列說(shuō)法中正確的是C、D
A．敏感電極作電池正極
B．對(duì)電極上的電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
C．敏感電極附近電解質(zhì)溶液的PH變小
D．若標(biāo)況下44.8mLWO通入敏感電極時(shí)，傳感器上電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為0.004N_A．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z、M五種短周期元素在周期表中的位置如圖1，ZY₂是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，判斷Z為S，Y為O，M為Cl，W為C，X為N，
（1）根據(jù)氯為非金屬元素，最外層電子數(shù)多于4，易得到電子，形成陰離子，氯元素是17號(hào)元素，故氯離子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為17，當(dāng)核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)＜核外電子數(shù)，為陰離子；
（2）Z、M二種元素的最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物為H₂S，HCl，依據(jù)非金屬性強(qiáng)弱判斷氰化物的穩(wěn)定性；
（3）NaHZ水溶液呈堿性的原因是HS^-離子水解，破壞了水的電離平衡氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性；
（4）結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析可知3min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度的冪次方乘積得到；
（5）平均每轉(zhuǎn)移1mol電子放熱160kJ，依據(jù)元素化合價(jià)變化，1molN₂H₄反應(yīng)生成N2電子轉(zhuǎn)移4mol，放熱4×160KJ=640KJ，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)放出的熱量書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（6）A、如氣體被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，敏感電極為負(fù)極，如氣體被還原，敏感電極為正極，若待測(cè)氣體CO發(fā)生氧化反應(yīng)，做負(fù)極；
B、檢測(cè)H₂S氣體時(shí)，被氧化生成H₂SO₄，說(shuō)明電解池溶液呈酸性，正極上氧氣得電子被還原生成水；
C、敏感電極為負(fù)極，敏感電極附近電極反應(yīng)電解質(zhì)溶液的PH變小
D、若標(biāo)況下44.8mLCO物質(zhì)的量=$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，通入敏感電極時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，電子轉(zhuǎn)移0.04mol．

解答 解：（1）根據(jù)氯為非金屬元素，最外層電子數(shù)多于4，易得到電子，形成陰離子，氯元素是17號(hào)元素，故氯離子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為17，當(dāng)核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)＜核外電子數(shù)，為陰離子，故氯離子的結(jié)構(gòu)示意圖是：，
故答案為：；
（2）Z、M二種元素的最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物為H₂S，HCl，氯元素活潑性大于硫元素，所以氯化氫穩(wěn)定性大于硫化氫的穩(wěn)定性，HCl＞H₂S，
故答案為：HCl＞H₂S；
（3）NaHZ水溶液呈堿性的原因是HS^-離子水解，破壞了水的電離平衡氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性，反應(yīng)的離子方程式為：HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，
故答案為：HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；
（4）依據(jù)好像平衡三段式列式計(jì)算，
                 X₂+3H₂═2XH₃
起始量（mol/L）  1.5   4.5   0
變化量（mol/L）  0.5   1.5    1
平衡量（mol/L）  1      3    1
X₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.5mol/L}{1.5mol/L}$×100%=33.3%
平衡常數(shù)K=$\frac{{1}^{2}}{1×{3}^{3}}$=$\frac{1}{27}$
故答案為：33.3%，$\frac{1}{27}$；
（5）平均每轉(zhuǎn)移1mol電子放熱160kJ，依據(jù)元素化合價(jià)變化，1molN₂H₄反應(yīng)生成N2電子轉(zhuǎn)移4mol，放熱4×160KJ=640KJ，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應(yīng)放出的熱量書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式為N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-640kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-640kJ/mol；  
（6）A、失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極、得電子發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極，根據(jù)待測(cè)氣體和反應(yīng)產(chǎn)物可知，若待測(cè)氣體CO發(fā)生氧化反應(yīng)，做負(fù)極，故A錯(cuò)誤；
B、檢測(cè)H₂S氣體時(shí)，被氧化生成H₂SO₄，說(shuō)明電解池溶液呈酸性，正極上氧氣得電子被還原生成水，電極方程式為O₂+4H⁺+4e^-═2H₂O，故B錯(cuò)誤；
C、若待測(cè)氣體CO發(fā)生氧化反應(yīng)，敏感電極做負(fù)極，溶液PH減小，故C正確；
D、若標(biāo)況下44.8mLCO物質(zhì)的量=$\frac{0.0448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，通入敏感電極時(shí)發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，電子轉(zhuǎn)移0.04mol，電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為0.004N_A，故D正確；
故答案為：C、D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡的計(jì)算分析，熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)，原電池原理和電極反應(yīng)的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．