Question

【题目】短周期五种元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C的单质在常温下都呈气态，C原子最外层电子数是电子层数的3倍，C和E位于同主族。1molDAx与足量的A2C反应生成44.8L（标准状况）G气体。A、B的单质依次为G、T，在密闭容器中充入一定量的G、T，一定条件下发生反应G+T→W（未配平），测得各物质的浓度如表所示。

物质	T	G	W
10min时，c/(mol/L)	0.5	0.8	0.2
20min时，c/(mol/L)	0.3	0.2	0.6

回答下列问题：

(1)A、B、C能组成既含离子键又含共价键的化合物，该化合物的化学式为_________。

(2)B、C、D、E的简单离子中，离子半径由大到小排序为__________。(用离子符号表示)

(3)J、L是由A、B、C、E四种元素组成的两种常见酸式盐，J、L混合可产生有刺激性气味的气体，写出这两种溶液发生反应的离子方程式_______；J、L中能使酸性高锰酸钾溶液退色的是_______(填化学式)。

(4)B2A4-C2碱性燃料电池放电效率高。该电池放电时生成B2和A2C，正极反应式为_____；电池工作一段时间后，电解质溶液的pH_____（填“增大”“减小”或“不变”）。

(5)由A、B、C、D四种元素组成的单质、化合物在一定条件下的转化关系（部分条件和产物已省略）如图所示，已知M耐高温。

①X的电子式为______；W的结构式为________。

②已知W与乙反应生成K和甲是某重要化工生产步骤之一，提高其反应速率的方法除增大反应物浓度、增大压强外，还有______、______。

Answer 1

【答案】NH4NO3或NH4NO2 S2->N3->O2->Mg2+ H++HSO3-=H2O+SO2↑ NH4HSO3 O2+H2O+4e-=4OH- 减小 升高温度 加入催化剂

【解析】

C原子最外层电子数是电子层数的3倍，可推知C为O元素；短周期五种元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C的单质在常温下都呈气态，可中A是H元素；B是N元素；C和E位于同主族，则E是S元素；D原子序数大于O，小于S，A2C是H2O，1molDAx与足量的A2C反应生成44.8L（标准状况）G气体，n(G)=44.8L÷22.4L/mol=2mol，说明G是H2，D为+2价的Mg元素。然后根据物质的性质分析推断，进行解答。

根据上述分析可知A是H元素，B是N元素，C是O元素，D是Mg元素，E是S元素。

(1) A、B、C三种元素分别是H、N、O，三种元素能组成既含离子键又含共价键的化合物，该化合物可能为NH4NO3、NH4NO2；

(2)B、C、D、E元素分别是N、O、Mg、S，离子核外电子层数越多，离子半径越大；对于电子层数相同的元素，离子的核电荷数越大，离子半径越小；S2-核外有3个电子层，N3-、O2-、Mg2+离子核外有2个电子层，所以四种元素形成的简单离子中，离子半径由大到小排序为S2->N3->O2->Mg2+；

(3)J、L是由A、B、C、E四种元素组成的两种常见酸式盐，则这两种盐为NH4HSO3、NH4HSO4，硫酸氢铵是强酸的酸式盐，在溶液中以H+形式存在，亚硫酸氢铵是弱酸的酸式盐J、L混合可产生有刺激性气味的气体，这两种溶液发生反应的离子方程式H++HSO3-=H2O+SO2↑；J、L中，NH4HSO3中的S为+4价，具有还原性，能被具有强氧化性的高锰酸钾溶液氧化，因此能使酸性高锰酸钾溶液退色的是NH4HSO3；

(4)B2A4是N2H4，C2是O2，在碱性环境中该燃料电池放电效率高。该电池放电时生成N2和H2O，在正极上O2获得电子，发生还原反应变为OH-，正极的反应式为O2+H2O+4e-=4OH-；在负极上N2H4失去电子，与溶液中的OH-结合形成N2和H2O，电极反应式为：N2H4-4e-+4 OH-=N2+4H2O，总反应方程式为：N2H4+O2=N2+2H2O，可见电池工作一段时间后，电解质溶液中溶质的物质的量不变，但由于溶液的体积增大，所以溶液的pH减小；

(5)由A、B、C、D四种元素组成的单质、化合物已知M耐高温，说明M是离子化合物，结合这几种物质的转化关系及物质的性质可知X是Mg3N2，Y是Mg(OH)2；M是MgO；W是NH3；甲是H2O，乙是O2；K是NO；F是NO2。

①X是Mg3N2，Mg3N2是离子化合物，其电子式为；W为NH3，在该分子中，N原子与3个H原子形成3个共价键，结构式为；

②NH3与O2在催化剂存在条件下，加热发生氧化反应，产生NO和水，该反应是工业上制取硝酸的重要化学反应，反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O，根据一些化学反应速率的因素，要提高该反应速率，除了可以增大反应物浓度、增大压强外，还有升高温度、使用合适的催化剂。