Question

7．W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图所示．已知W的一种核素的质量数为14，中子数为7；X的离子与NH₄⁺具有相同的质子、电子数目；W与Y的氧化物均能导致酸雨的形成；Z的非金属性在同周期主族元素中最强．
（1）Y在周期表中的位置是第三周期第ⅥA族．
（2）还有一种离子与NH₄⁺具有相同的质子、电子数目，该离子的化学式为H₃O⁺．
（3）X₃W遇水可释放出使酚酞溶液变红的气体A，化学方程式是Na₃N+3H₂O=NH₃↑+3NaOH．
（4）已知W的单质与气体B在一定条件下可形成气体A，即：
W₂（g）+3B（g）?2A（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1
在某温度时，一个容积固定的密闭容器中，发生上述反应．在不同时间测定的容器内各物质的浓度如下表：

时间	浓度（mol/L）
	c（W2）	c（B）	c（A）
第0 min	4.0	9.0	0
第10min	3.8	8.4	0.4
第20min	3.4	7.2	1.2
第30min	3.4	7.2	1.2
第40min	3.6	7.8	0.8

①W₂的平均反应速率v（0min～10min）/v（10min～20min）=$\frac{1}{2}$；
②反应在第10min改变了反应条件，改变的条件可能是ab；
a．更新了催化剂  b．升高温度   c．增大压强   d．增加B的浓度．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，W的一种核素的质量数为14，中子数为7，质子数为14-7=7，故W为氮元素；X的离子与NH₄⁺具有相同的质子、电子数目，X的质子数为11，故X为Na元素；由图可知，X、Y、Z的原子序数依次增大，都处于第三周期，Y的氧化物均能导致酸雨的形成，故Y为硫元素；Z的非金属性在同周期主族元素中最强，故Z为Cl元素，
（1）Y为硫元素，核外有三个电子层，最外层有6个电子；
（2）NH₄⁺具有11个质子各10个电子，所此可找出与NH₄⁺具有相同的质子、电子数目的微粒为水合氢离子；
（3）使酚酞溶液变红的气体A应为氨气，Na₃N水解生成氢氧化钠和氨气；
（4）①根据v=$\frac{△c}{△t}$，由于0min～10min和10min～20min时间段相同，所以速率之比就等于浓度变化量之比；
②根据表中的数据，在第10min时反应中各物质浓度的变化量之比等于化学计量数之比，但反应速率变快，据此判断．

解答 解：W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，W的一种核素的质量数为14，中子数为7，则W质子数=14-7=7，故W为氮元素；X的离子与NH₄⁺具有相同的质子、电子数目，含有10个质子、10个电子，由图可知，X的原子序数大于氮元素，可推知X为Na；W与Y的氧化物均能导致酸雨的形成，结合原子序数，可推知Y为硫元素；Z的非金属性在同周期主族元素中最强，结合原子序数可知，Z为Cl元素，
（1）Y为硫元素，在周期表中的位置是：第三周期第ⅥA族，故答案为：第三周期第ⅥA族；
（2）还有一种离子与NH₄⁺具有相同的质子、电子数目，该离子的化学式为H₃O⁺，故答案为：H₃O⁺；
（3）Na₃N遇水可释放出使酚酞溶液变红的气体A，则A为NH₃，发生水解反应，同时生成NaOH，该反应化学方程式是：Na₃N+3H₂O=NH₃↑+3NaOH，
故答案为：Na₃N+3H₂O=NH₃↑+3NaOH；
（4）已知W的单质与气体B在一定条件下可形成气体A，即N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1，
①N₂的平均反应速率$\frac{v（0min-10min）}{v（10min-20min）}$=$\frac{4mol/L-3.8mol/L}{3.8mol/L-3.4mol/L}$=$\frac{1}{2}$，故答案为：$\frac{1}{2}$；
②由表中数据可知，10min～20min的速率比0min～10min速率快，10min时反应未到达平衡，反应向正反应进行，20min与10min相比，W₂、B、A的浓度变化量为分别为0.2mol/L、0.6mol/L、0.4mol/L，等于化学计量数之比，故不可能为增大某一物质浓度，增大压强反应混合物的浓度都应增大，W₂、B 浓度降低，故不可能为增大压强，故10min时改变条件应是更新了催化剂或升高温度加快反应速率，
故答案为：ab．

点评 本题考查位置结构性质关系、化学反应速率计算、化学平衡的影响因素等，难度中等，（4）中②注意根据浓度变化结合外界条件影响解答，增大压强为易错点，只考虑速率加快，容易忽略浓度变化．