Question

有X、Y、Z、W四种短周期元素，原子序数依次增大．X的阳离子就是一个质子．Z、W在周期表中处于相邻位置，它们的单质在通常状况下均为无色气体．Y原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍．请回答：
（1）Z₂的电子式为

，Y的原子结构示意图为

，YW₂的结构式为

O=C=O

．

（2）将YX₄、W₂按上图所示通入某燃料电池中，则两极的电极方程式分别为：
a电极：

CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O

，b电极：

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

．若有16gW₂参加反应，转移的电子数是

2N_A或1.204×10²⁴

．
（3）已知在120℃、101kPa下，0.5mol X₂在W₂中完全燃烧时，释放出120.9kJ的热量，该反应的热化学方程式为

H₂（g）+1/2 O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1

．
（4）Y和Z结合可生成一种超硬物质，本身耐磨损，抗腐蚀，则该物质属于

原子

晶体，该晶体中各粒子均满足8电子稳定结构，则化学式为

C₃N₄

．

Answer 1

分析：X的阳离子就是一个质子，则X为H元素，Z、W在周期表中处于相邻位置，它们的单质在通常状况下均为无色气体，只有Z为N元素，W为O元素符合，Y原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则Y为C元素，
（1）根据分子的组成和原子的结构特点书写电子式、原子结构示意图以及判断分子结构式；
（2）甲烷燃料电池中，甲烷为负极，发生反应为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，氧气为正极，电极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，根据化合价计算转移的电子数目；
（3）根据反应热书写热化学方程式；
（4）根据晶体的性质判断晶体类型，根据结构特点判断可能的化学式．

解答：解：X的阳离子就是一个质子，则X为H元素，Z、W在周期表中处于相邻位置，它们的单质在通常状况下均为无色气体，只有Z为N元素，W为O元素符合，Y原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则Y为C元素，
（1）Z为N元素，单质为N₂，为非金属单质，N原子之间有3个共用电子对，电子式为，Y为C元素，原子核外有2个电子层，最外层电子数为4，原子结构示意图为，CO₂为直线形分子，结构式为O=C=O，
故答案为：；；O=C=O；
（2）甲烷燃料电池中，甲烷为负极，发生反应为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
氧气为正极，电极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，16gO₂的物质的量为

16g

32g/mol

=0.5mol，反应中O元素的化合价有0价降低到-2价，则转移的电子数为0.5×4N_A=2N_A，
故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；2N_A或1.204×10²⁴；
（3）已知在120℃、101kPa下，0.5mol X₂在W₂中完全燃烧时，释放出120.9kJ的热量，则1mol反应放出的热量为241.8KJ，热化学方程式为：
H₂（g）+1/2 O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1，
故答案为：H₂（g）+1/2 O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1；
（4）Y和Z结合可生成一种超硬物质，本身耐磨损，抗腐蚀，该晶体为原子晶体，化学式为C₃N₄，该晶体中各粒子均满足8电子稳定结构，
故答案为：原子；C₃N₄．

点评：本题考查原子结构和元素周期律的关系，题目难度中等，正确推断元素的种类为解答该题的关键，注意把握电化学、化学反应与能量以及晶体类型的判断等解题方法的积累．