Question

已知短周期中相鄰元素X、Y、Z、W，其原子序數依次增大，其中X、Y、Z三種元素的質子數之和為21，X、Y、Z同周期且相鄰，Z與W同族．
（1）W在周期表中的位置是

 

，其氫化物為

 

分子（填“極性”或”非極性”）
（2）Y的最高價氧化物的水化物與其氫化物反應后的鹽溶液呈

 

性，用離子方程式表示原因：

 

（3）有一種Y元素的液態(tài)氫化合物乙，1分子中含有18個電子，是“神舟七號”飛船發(fā)射時使用的高能燃料之一，結構分析發(fā)現該分子結構中只存在單鍵，則乙的電子式為

 

，用Y的簡單氫化物丙（1 分子中含有10個電子）和次氯酸鈉按一定的物質的量之比混合可生成乙，該反應的化學方程式為：

 

，
該反應中的還原產物是

 

．在火箭推進器中分別裝有乙和過氧化氫，當它們混合時立即產生Y₂和氣態(tài)H₂O，并放出大量熱．已知：
①12.8g 液態(tài)乙完全燃燒生成Y₂和液態(tài)H₂O時放出熱量248.5kJ；
②2H₂O₂（ l ）=2H₂O（ l ）+O₂（ g ）；△H=-196.4kJ/mol；
③H₂O（ l ）═H₂O（ g ）；△H=+44kJ/mol．
根據以上條件，寫出乙與過氧化氫發(fā)生反應的熱化學方程式：

 

（4）由X的最簡單氣態(tài)氫化物、Z的單質和KOH溶液組成的新型燃料電池中，負極上發(fā)生的電極反應式為：

 

．
（5）將9g單質X在足量Z單質中燃燒，所得氣體通入lL lmol?L^-1NaOH溶液中，完全吸收后，溶液中的各離子濃度由大到小的順序是

 

．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：短周期中相鄰元素X、Y、Z、W，其原子序數依次增大，X、Y、Z同周期且相鄰，Z與W同族，令X的質子數為a，則Y質子數為a+1，Z質子數為a+2，由于X、Y、Z三種元素的質子數之和為21，則a+a+1+a+2=21，解得a=6，故X為C、Y為N、Z為O、W為S，
（1）主族元素周期數=電子層數、主族族序數=最外層電子數；氫化物H₂S為V型結構，結合分子中正負電荷重心是否重合判斷分子極性問題；
（2）N元素最高價氧化物的水化物與其氫化物反應后的鹽為NH₄NO₃，溶液中NH₄⁺水解破壞水的電離平衡，溶液呈酸性；
（3）N元素的液態(tài)氫化合物乙，1分子中含有18個電子，是“神舟七號”飛船發(fā)射時使用的高能燃料之一，則乙為N₂H₄，N元素的簡單氫化物丙（1 分子中含有10個電子）為NH₃，和次氯酸鈉按一定的物質的量之比混合可生成乙，反應中N元素化合價升高，故次氯酸鈉發(fā)生還原反應，應生成NaCl；
書寫液態(tài)N₂H₄完全燃燒生成N₂和液態(tài)H₂O的熱化學方程式，再根據蓋斯定律書寫目標熱化學方程式；
（4）由甲烷、氧氣和KOH溶液組成的新型燃料電池中，甲烷發(fā)生氧化反應，在負極失去電子，堿性條件下生成碳酸根與水；
（5）將9g碳單質在足量的氧氣中燃燒，生成二氧化碳

9g

12g/mol

=0.75mol，NaOH的物質的量=1L×1mol/L=1mol，二氧化碳與氫氧化鈉的物質的量之比為3：4，由CO₂+NaOH=NaHCO₃、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O可知，反應生成碳酸鈉與碳酸氫鈉，計算其物質的量，再結合離子水解進行判斷．

解答： 解：短周期中相鄰元素X、Y、Z、W，其原子序數依次增大，X、Y、Z同周期且相鄰，Z與W同族，令X的質子數為a，則Y質子數為a+1，Z質子數為a+2，由于X、Y、Z三種元素的質子數之和為21，則a+a+1+a+2=21，解得a=6，故X為C、Y為N、Z為O、W為S，
（1）W為S，原子核外有3個電子層，最外層電子數為6，處于第三周期第ⅥA族，其氫化物H₂S為V型結構，分子中正負電荷重心不重合，屬于極性分子，
故答案為：第三周期第ⅥA族；極性；
（2）N元素最高價氧化物的水化物與其氫化物反應后的鹽為NH₄NO₃，溶液中NH₄⁺水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性，
故答案為：酸；NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
（3）有一種N元素的液態(tài)氫化合物乙，1分子中含有18個電子，是“神舟七號”飛船發(fā)射時使用的高能燃料之一，則乙為N₂H₄，該分子結構中只存在單鍵，則乙的電子式為，
用N元素的簡單氫化物丙（1 分子中含有10個電子）為NH₃，和次氯酸鈉按一定的物質的量之比混合可生成乙，反應中N元素化合價升高，故次氯酸鈉發(fā)生還原反應，應生成NaCl，該反應的化學方程式為：NaClO+2 NH₃═N₂H₄+NaCl+H₂O，還原產物是NaCl，
12.8g 液態(tài)N₂H₄完全燃燒生成N₂和液態(tài)H₂O時放出熱量248.5kJ，則1molN₂H₄（g）燃燒放出的熱量=248.5kJ×

1mol×32g/mol

12.8g

=621.25kJ/mol，
可得①、N₂H₄（g）+O₂（l）?N₂（g）+2H₂O（l）△H=-621.25 kJ?mol^-1
②、2H₂O₂（ l ）=2H₂O（ l ）+O₂（ g ）；△H=-196.4kJ/mol；
③、H₂O（ l ）═H₂O（ g ）；△H=+44kJ/mol．
根據蓋斯定律，①+②+③×4得：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）?N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.65 kJ?mol^-1，
故答案為：；NaClO+2 NH₃═N₂H₄+NaCl+H₂O；NaCl；N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）?N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.65 kJ?mol^-1；
（4）由甲烷、氧氣和KOH溶液組成的新型燃料電池中，甲烷發(fā)生氧化反應，在負極失去電子，堿性條件下生成碳酸根與水，負極上發(fā)生的電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（5）將9g碳單質在足量的氧氣中燃燒，生成二氧化碳

9g

12g/mol

=0.75mol，NaOH的物質的量=1L×1mol/L=1mol，二氧化碳與氫氧化鈉的物質的量之比為3：4，由CO₂+NaOH=NaHCO₃、CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O可知，反應生成碳酸鈉與碳酸氫鈉，令碳酸鈉與碳酸氫鈉的物質的量分別為x、y，則x+y=0.75mol，2x+y=1mol，解得x=0.25mol，y=0.5mol，溶于呈堿性c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸根與碳酸氫根的水解程度都不大，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-），溶液中Na⁺離子濃度最大，故溶液中離子濃度由大到小的排列順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題比較綜合，涉及元素推斷、分子結構與性質、鹽類水解、熱化學方程式、原電池、離子濃度比較等，需要學生具備扎實的基礎，側重對遷移運用能力考查，難度中等．