Question

A、B、D、E四種元素均為短周期元素，原子序數(shù)逐漸增大．A元素原子的核外電子數(shù)、電子層數(shù)和最外層電子數(shù)均相等．B、D、E三種元素在周期表中的相對位置如表所示，只有E元素的單質(zhì)能與水反應(yīng)生成兩種酸．甲、乙、M、W、X、Y、Z七種物質(zhì)均由A、B、D三種元素中的一種或幾種組成，其中只有M分子同時含有三種元素；W為A、B兩元素組成的18電子分子，可作火箭燃料；甲、乙為非金屬單質(zhì)；X分子含有10個電子．它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示．

B	D
		E

請回答下列問題：
（1）Z的化學式為

 

．W的結(jié)構(gòu)式

 

（2）E的單質(zhì)與水反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）W空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．W空氣燃料電池放電時，正極反應(yīng)式為

 

，負極反應(yīng)式為

 

．．當產(chǎn)生標況下8.96L乙氣體，則燃料電池中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

．
（4）將一定量的A₂、B₂的混合氣體放入1L密閉容器中，在500℃、2×10⁷ Pa下達到平衡．測得平衡氣體的總物質(zhì)的量為0.50mol，其中A₂為0.3mol，B₂為0.1mol．則該條件下A₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

，生成物的體積分數(shù)為

 

（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

考點：無機物的推斷

專題：

分析：A、B、D、E四種元素均為短周期元素，原子序數(shù)逐漸增大．A元素原子的核外電子數(shù)、電子層數(shù)和最外層電子數(shù)均相等，推知元素A是H；由元素在周期表中位置，可知B、D位于第二周期，E位于第三周期，有E元素的單質(zhì)能與水反應(yīng)生成兩種酸，則E為Cl，可推知B為N元素、D為O元素；
甲、乙、M、W、X、Y、Z七種物質(zhì)均由H、N、O三種元素中的一種或幾種組成，W為H、N兩元素組成的18電子分子，可作火箭燃料，則W為N₂H₄；甲、乙為非金屬單質(zhì)，X分子含有10個電子，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，甲是O₂、乙是N₂、X是H₂O，依次可推導(dǎo)出Y是NO、Z是NO₂、M是HNO₃，據(jù)此解答．

解答： 解：A、B、D、E四種元素均為短周期元素，原子序數(shù)逐漸增大．A元素原子的核外電子數(shù)、電子層數(shù)和最外層電子數(shù)均相等，推知元素A是H；由元素在周期表中位置，可知B、D位于第二周期，E位于第三周期，有E元素的單質(zhì)能與水反應(yīng)生成兩種酸，則E為Cl，可推知B為N元素、D為O元素；
甲、乙、M、W、X、Y、Z七種物質(zhì)均由H、N、O三種元素中的一種或幾種組成，W為H、N兩元素組成的18電子分子，可作火箭燃料，則W為N₂H₄；甲、乙為非金屬單質(zhì)，X分子含有10個電子，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，甲是O₂、乙是N₂、X是H₂O，依次可推導(dǎo)出Y是NO、Z是NO₂、M是HNO₃．
（1）由上述分析可知，Z的化學式為NO₂，W為N₂H₄，結(jié)構(gòu)式為，
故答案為：NO₂；；
（2）E的單質(zhì)與水反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，
故答案為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；
（3）正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極得電子，堿性條件下生成OH^-，正極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，堿性條件下生成氮氣與水，負極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O．
產(chǎn)生標況下8.96L氮氣，其物質(zhì)的量為

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，則燃料電池中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol×2×[0-（-2）]=1.6mol，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O；1.6；
（4）對于反應(yīng)：3H₂+N₂?2NH₃
開始（mol）：0.45 0.15  0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.15  0.05 0.1  
平衡（mol）：0.3  0.1  0.5-0.3-0.1=0.1
則該條件下H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

0.15mol

0.45mol

×100%=33.3%，生成物的體積分數(shù)為

0.1mol

0.5mol

×100%=20.0%，
故答案為：33.3%；20.0%．

點評：本題考查元素化合物推斷，推斷元素是解題關(guān)鍵，需要學生熟練掌握元素化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、掌握化學平衡三段式計算，難度中等．