Question

14．X、Y、Z、W为含有相同电子数的分子或离子，均由原子序数小于10的元素组成，X有5个原子核．通常状况下，W为无色液体．
已知：X+Y$\stackrel{△}{→}$Z+W
（1）Y的电子式是．
（2）液态Z和W的电离相似，都可电离出电子数相同的两种离子，液态Z的电离方程式是2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺．
（3）用图1示装置制备NO并验证其还原性．有下列主要操作：

a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有铜片的小烧杯放入瓶中．
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞．
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中滴入少量稀硝酸．
①步骤c后还缺少的一步主要操作是打开止水夹，通入少量氧气．
②红磷充分燃烧的产物与NaOH溶液反应的离子方程式是P₂O₅+6OH^-=2PO₄^3-+3H₂O．
③步骤c滴入稀硝酸后烧杯中的现象是Cu片逐渐溶解，有无色气泡产生，溶液由无色变为蓝色
反应的离子方程式是3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（4）一定温度下，将1mol N₂O₄置于密闭容器中，保持压强不变，升高温度至T₁的过程中，气体由无色逐渐变为红棕色．温度由T1继续升高到T₂的过程中，气体逐渐变为无色．若保持T₂，增大压强，气体逐渐变为红棕色．气体的物质的量n随温度T变化的关系如图2所示．
①温度在T₁-T₂之间，反应的化学方程式是2NO₂?2NO+O₂．
②温度在T₂-T₃之间，气体的平均相对分子质量是（保留1位小数）30.7．

Answer 1

分析 （1）（2）X、Y、Z、W为含有相同电子数的分子或离子，均由原子序数小于10的元素组成，考虑为10电子微粒，通常状况下，W为无色液体判断为H₂O；X有5个原子核，发生反应X+Y$\stackrel{△}{→}$Z+W，饮食NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，推断X为NH₄⁺、Y为OH^-、Z为NH₃；
（3）装置用来制备NO并验证其还原性，先制备无氧气操作状态下制得的NO，为了更好的验证一氧化氮气体的还原性，白磷燃烧消耗掉氧气，氢氧化钠吸收空气中的二氧化碳和生成的五氧化二磷，再滴入硝酸和铜反应生成一氧化氮无色气体；验证一氧化氮的还原性可以打开止水夹使空气进入到广口瓶，一氧化氮遇到氧气会被氧化为二氧化氮；
（4）①温度由T₁继续升高到T₂的过程中，气体逐渐变为无色，且混合气体总的物质的量增大，说明NO₂发生分解反应，应生成NO与O₂；
②温度在T₂-T₃之间处于平衡状态，平衡时混合气体总的物质的量为3mol，根据起始加入1molN₂O₄计算混合气体总质量，计算混合气体的平均摩尔质量确定平均相对分子质量．

解答 解：（1）X、Y、Z、W为含有相同电子数的分子或离子，均由原子序数小于10的元素组成，考虑为10电子微粒，通常状况下，W为无色液体判断为H₂O；X有5个原子核，发生反应X+Y$\stackrel{△}{→}$Z+W，饮食NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，推断X为NH₄⁺、Y为OH^-、Z为NH₃，Y的电子式为，
故答案为：；
（2）液态Z为NH₃与W为H₂O的电离相似，都可电离出电子数相同的两种离子，液态NH₃的电离方程式是2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺，
，故答案为：2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺；
（3）装置用来制备NO并验证其还原性，先制备无氧气操作状态下制得的NO，为了更好的验证一氧化氮气体的还原性，白磷燃烧消耗掉氧气，氢氧化钠吸收空气中的二氧化碳和生成的五氧化二磷，再滴入硝酸和铜反应生成一氧化氮无色气体；验证一氧化氮的还原性可以打开止水夹使空气进入到广口瓶，一氧化氮遇到氧气会被氧化为二氧化氮，
①由上述分析可知，步骤c后还缺少的一步主要操作是：打开止水夹，通入少量氧气，
故答案为：打开止水夹，通入少量氧气；
②红磷充分燃烧的产物为P₂O₅，与NaOH溶液反应的离子方程式是P₂O₅+6OH^-=2PO₄^3-+3H₂O，
故答案为：P₂O₅+6OH^-=2PO₄^3-+3H₂O；
③步骤c滴入稀硝酸后烧杯中，发生反应为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，现象是：Cu片逐渐溶解，有无色气泡产生，溶液由无色变为蓝色，
故答案为：Cu片逐渐溶解，有无色气泡产生，溶液由无色变为蓝色；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）①温度由T₁继续升高到T₂的过程中，气体逐渐变为无色，且混合气体总的物质的量增大，说明NO₂发生分解反应，应生成NO与O₂，方程式为：2NO₂?2NO+O₂，
故答案为：2NO₂?2NO+O₂；
②温度在T₂-T₃之间处于平衡状态，平衡时混合气体总的物质的量为3mol，起始加入1molN₂O₄，故平衡混合气体总质量=1mol×92g/mol=92g，混合气体的平均摩尔质量=$\frac{92g}{3mol}$=30.7g/mol，故混合气体的平均相对分子质量为30.7，
故答案为：30.7．

点评 本题考查无机物推断、化学实验、化学平衡等，注意一氧化氮的制备应在没有氧气条件下进行，（4）中方程式的书写为易错点，学生容易认为NO₂转化为N₂O₄，忽略混合气体物质的量增大，题目难度中等．