Question

已知短周期主族元素X、Y、Z、W，原子序数依次增大且X和Y的原子序数之和等于Z的原子序数，X和Z可形成X₂Z，X₂Z₂两种化合物，W是短周期主族元素中半径最大的元素．
（1）W在周期表中的位置：

 

．
（2）在一定条件下，容积为1L密闭容器中加入1.2molX₂和0.4molY₂，发生如下反应：
3X₂（g）+Y₂（g）?2YX₃（g）△H反应各物质的量浓度随时间变化如下：
①计算该温度下此反应的平衡常数K=

 

．
②若升高温度平衡常数K减小，则△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
③改变下列条件，能使该平衡向正反应方向移动且平衡常数不变的是

 

（填字母）．
a．增大压强    b．降低温度     c．使用催化剂        d．增大反应物的浓度
（3）常见液态化合物X₂Z₂的稀溶液易被催化分解，可使用的催化剂为

 

（填字母）．
a．MnO₂b．FeCl₃c．Na₂SO₃d．KMnO₄
（4）A是四种元素中三种元素组成的电解质，溶液呈碱性，将常温下0.1mol?L^-1的A溶液稀释至原体积的10倍后溶液的pH=12，则A的电子式为

 

．
（5）以X₂为燃料可制成燃料电池．已知：2X₂（g）+Z₂（g）=2X₂Z（l）△H=-572KJ?mol^-1
该燃料电池释放228.8KJ电能时，生成1mol液态X₂Z，该电池的能量转化率为

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,常见化学电源的种类及其工作原理,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：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：短周期主族元素X、Y、Z、W，原子序数依次增大，X和Z可形成X₂Z，X₂Z₂两种化合物，则X为H元素，Z为O元素，X和Y的原子序数之和等于Z的原子序数，设Y的原子序数为x，则1+x=8，x=7，即Y为N元素，又X、Y、Z、W都是短周期主族元素，且原子序数依次增大，W是短周期主族元素中半径最大的元素，则W为Na元素，以此解答题中各小问：
（1）W为Na元素，原子序数为11，在元素周期表中第三周期第ⅠA族；
（2）①反应3X₂（g）+Y₂（g）?2YX₃（g）的平衡常数k=

c2(YX3)

c3(X2)?c(Y2)

，由图可知，平衡时，X2、Y2、YX3的物质的量浓度分别为0.6mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L，代入平衡常数k计算；②若升高温度平衡常数K减小，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，据此判断；③反应3X2（g）+Y2（g）?2YX3（g）正反应是一个气体体积减小的放热反应，使用催化剂平衡不移动，平衡常数只受温度影响，据此回答；
（3）常见液态化合物H2O2的稀溶液易被催化分解，可使用的催化剂由课本知识可知选ab；
（4）A是四种元素中三种元素组成的电解质，溶液呈碱性，A可能是NaOH或NaNO2，将常温下0.1mol?L-1的A溶液稀释至原体积的10倍后溶液的pH=12，说明A是强碱，为NaOH，据此写A的电子式
（5）电池的能量转化率=

实际产生能量

理论产生能量

×100%．

解答： 解：短周期主族元素X、Y、Z、W，原子序数依次增大，X和Z可形成X₂Z，X₂Z₂两种化合物，则X为H元素，Z为O元素，X和Y的原子序数之和等于Z的原子序数，设Y的原子序数为x，则1+x=8，x=7，即Y为N元素，又X、Y、Z、W都是短周期主族元素，且原子序数依次增大，W是短周期主族元素中半径最大的元素，则W为Na元素，
（1）W为Na元素，原子序数为11，在元素周期表中第三周期第ⅠA族，故答案为：第三周期第ⅠA族；
（2）①反应3X₂（g）+Y₂（g）?2YX₃（g）的平衡常数k=

c2(YX3)

c3(X2)?c(Y2)

，由图可知，平衡时，X2、Y2、YX3的物质的量浓度分别为0.6mol/L、0.2mol/L、0.4mol/L，平衡常数k=

0．42

0．63×0.2

=

100

27

，故答案为：

100

27

；
②若升高温度平衡常数K减小，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：＜；
③反应3X2（g）+Y2（g）?2YX3（g）正反应是一个气体体积减小的放热反应，且平衡常数只受温度影响，a．增大压强平衡向气体体积减小方向移动，即正反应方向，且平衡常数不变，故选a； b．降低温度，平衡常数改变，故b不符合题意； c．使用催化剂平衡不移动故c不符合题意；d．增大反应物的浓度平衡向正反应方向移动且平衡常数不变，故选d；故答案为：ad；
（3）常见液态化合物H2O2的稀溶液易被催化分解，可使用的催化剂由课本知识可知选ab，故答案为：ab；
（4）A是四种元素中三种元素组成的电解质，溶液呈碱性，A可能是NaOH或NaNO2，将常温下0.1mol?L-1的A溶液稀释至原体积的10倍后溶液的pH=12，说明A是强碱，为，故答案为：；
（5）已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-572KJ?mol-1，以H2为燃料可制成燃料电池，该燃料电池释放228.8KJ电能时，生成1mol液态H2O，则电池的能量转化率=

实际产生能量

理论产生能量

×100%=

228.8

572 2

×100%=80%，故答案为：80%．

点评：本题考查较为综合，涉及元素的推断、化学平衡图象问题、平衡有关计算、平衡常数、外界条件对平衡移动影响、催化剂选择、电子式的书写、盐类的水解以及化学反应与能量等问题，题目具有一定难度，本题正确推断元素的种类是做题的关键．