Question

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

 

．
（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

 

．
（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

 

．
（4）用惰性电极电解化合物XZ溶液从阴极释放出气体B，反应的离子方程式是

 

．
（5）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=-92.4kJ?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0min	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)

=

 

；
②反应在第10min改变了反应条件，改变的条件可能是

 

；
a．更新了催化剂  b．升高温度   c．增大压强   d．增加B的浓度
③若反应从第30min末又发生了一次条件改变，改变的反应条件可能是

 

；根据化学反应原理，分析该条件对W₂转化率的影响

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用,化学平衡的影响因素

专题：元素周期律与元素周期表专题,化学平衡专题

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，据此解答．

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）用惰性电极电解化合物NaCl溶液从阴极释放出气体B为H₂，反应的离子方程式是：2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，故答案为：2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（5）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

v(0min-10min)

v(10min-20min)

=

4mol/L-3.8mol/L

3.8mol/L-3.4mol/L

=

1

2

，
故答案为：

1

2

；
②10min～20min，氮气的浓度减小量为0.4mol/L，氢气的浓度减小量为（8.4-7.2）mol/L=1.2mol/L，氨气浓度增大量为（1.2-0.4）mol/L=0.8mol/L，浓度变化等于化学计量数之比，可能是更新了催化剂，或升高温度，
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，反应进行向正反应进行，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；
③由表中数据可知，20min时反应到达平衡，30min末又发生了一次条件改变，由40min时各组分的浓度可知，平衡向逆反应进行，40min与30min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，故不可能为减小某一反应物的浓度，也不可能是增大A的浓度，降低压强平衡向逆反应移动，W₂、B的浓度也应该降低，故不可能为降低压强，使用催化剂，不影响平衡移动，该反应正反应为放热反应，故30min时改变条件应是升高温度；
该反应正向放热，升高温度，化学平衡向逆向移动，W₂的转化率减小；
故答案为：升高温度；该反应正向放热，升高温度，化学平衡向逆向移动，W₂的转化率减小．

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，难度较大，（5）中②③注意根据浓度变化结合外界条件影响解答，②中增大压强为易错点，只考虑速率加快，容易忽略浓度变化．