Question

三种短周期元素X、Y、Z，它们的原子序数之和为16，X、Y、Z三种元素的常见单质在常温下都是无色气体．已知X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，X和Y的单质直接化合形成气体A，X和Z的单质直接化合形成液态化合物B，Y和Z的单质直接化合形成的化合物C是一种无色有刺激性气味的气体．
请回答下列问题：
（1）Y元素在周期表中的位置是

 

．
（2）C可在X的单质中燃烧得到Y的单质和化合物B，利用此反应可制成新型的化学电源（KOH溶液做电解质溶液），两个电极均由多孔碳制成，通人的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电，则正极通入的物质是

 

（填物质名称）；负极的电极反应式为

 

．
（3）C与X的单质反应生成A的化学方程式为

 

．
（4）常温下，C的水溶液的pH=12，则该溶液中由水电离的c（OH^-）=

 

．若向C溶液中加入等体积、等物质的量浓度的盐酸，所得溶液中水的电离程度

 

（填“大于”、“等于”或“小于”）相同条件下C溶液中水的电离程度．
（5）在2L密闭容器中放入1mol C气体，在一定温度进行如下反应：2C（g）?Y₂（g）+3Z₂（g），反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的数据见下表：

时间t/min	0	1	2	3	4	5
总压强P l00kPa	4	4.6	5.4	5.8	6	6

该反应的化学平衡常数表达式是

 

（用具体物质的化学式表示）；平衡时C的转化率为

 

．
（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．
则2Y₂Z₄（g）+2YX₂（g）═3Y₂（g）+4Z₂X（g）△H=

 

kJ?mol^-1．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,化学平衡的计算,pH的简单计算

专题：化学反应中的能量变化,元素周期律与元素周期表专题,化学平衡专题,电化学专题

分析：三种短周期元素X、Y、Z，它们的原子序数之和为16，X、Y、Z三种元素的常见单质在常温下都是无色气体，这三种单质气体是氢气、氮气和氧气，X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，最外层电子数不超过8个，其内层为K层，则X是O元素，X和Z的单质直接化合形成液态化合物B，则B是H₂O，Z是H元素，
所以Y是N元素，X和Y的单质直接化合形成气体A，则A是NO，氮气和氢气直接化合形成的化合物C是一种无色有刺激性气味的气体，则C是NH₃，
（1）根据Y原子核外电子层数等于其周期数，其最外层电子数等于其族序数，据此判断Y元素在周期表中的位置；
（2）NH₃可在O₂中燃烧得到N₂和化合物H₂O，利用此反应可制成新型的化学电源（KOH溶液做电解质溶液），负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
（3）NH₃和O₂反应生成NO和H₂O，根据反应式、生成物和反应条件书写方程式；
（4）常温下，NH₃的水溶液的pH=12，该溶液中由水电离的c（OH^-）等于溶液中氢离子浓度；
若向NH₃溶液中加入等体积、等物质的量浓度的盐酸，二者恰好反应生成氯化铵，氯化铵溶液呈酸性，酸或碱抑制水电离，含有弱离子的盐促进水电离；
（5）K=

c(N2)．c3(H2)

c2(NH3)

；
在密闭容器中，在一定温度下，气体的物质的量之比等于其压强之比，根据压强确定参加反应的氨气的物质的量，从而确定其转化率；
（6）根据盖斯定律计算．

解答： 解：三种短周期元素X、Y、Z，它们的原子序数之和为16，X、Y、Z三种元素的常见单质在常温下都是无色气体，这三种单质气体是氢气、氮气和氧气，X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，最外层电子数不超过8个，其内层为K层，则X是O元素，X和Z的单质直接化合形成液态化合物B，则B是H₂O，Z是H元素，
所以Y是N元素，X和Y的单质直接化合形成气体A，则A是NO，氮气和氢气直接化合形成的化合物C是一种无色有刺激性气味的气体，则C是NH₃，
（1）Y是N元素，N原子核外有2个电子层、最外层电子数是5，所以N元素位于第二周期第VA族，故答案为：第二周期第VA族；
（2）NH₃可在O₂中燃烧得到N₂和化合物H₂O，利用此反应可制成新型的化学电源（KOH溶液做电解质溶液），负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，所以正极上通入的气体是氧气，负极上电极反应式为：4NH₃-12e^-+12OH^-=2N₂+12H₂O，故答案为：氧气；4NH₃-12e^-+12OH^-=2N₂+12H₂O；
（3）NH₃和O₂在高温、催化剂条件下反应生成NO和水，反应方程式为：4NH₃+5O₂

高温    .

催化剂

4NO+4H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂

高温    .

催化剂

4NO+4H₂O；
（4）常温下，NH₃的水溶液的pH=12，该溶液中由水电离的c（OH^-）等于溶液中c（H⁺）=10^-12 mol/L；
若向NH₃溶液中加入等体积、等物质的量浓度的盐酸，二者恰好反应生成氯化铵，氯化铵溶液呈酸性，酸或碱抑制水电离，含有弱离子的盐促进水电离，则氯化铵促进水电离，故答案为：10^-12mol/L；大于；
（5）2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g），则K=

c(N2)．c3(H2)

c2(NH3)

；
在密闭容器中，在一定温度下，气体的物质的量之比等于其压强之比，所以反应前后气体的物质的量之比=4：6=2：3，反应前气体的物质的量为1mol，则反应后气体的物质的量为1.5mol，则参加反应的氨气的物质的量=

1.5mol-1mol

2

×2=0.5mol，所以氨气的转化率=

0.5mol

1mol

×100%=50%，
故答案为：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，将方程式2②-①得2Y₂Z₄（g）+2YX₂（g）═3Y₂（g）+4Z₂X（g）△H=2×（-534kJ?mol^-1）-（+67.7kJ?mol^-1）=-1135.7kJ/mol，
故答案为：-1135.7．

点评：本题以元素位置结构性质的相互关系为载体考查了元素的推断、盖斯定律、原电池原理、转化率的计算等知识点，根据原子结构及物质间的反应确定元素，再结合盖斯定律、燃料电池正负极上发生的反应、转化率的计算等知识点来分析解答，知道酸中水电离出氢离子或碱中水电离出氢氧根离子的计算方法，为易错点．