Question

4．A、B、C、D是元素周期表中的短周期元素，且原子序数依次增大．A元素原子中无中子，B元素的一种同位素常用于文物考古，且该元素形成的化合物种类最多，D元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的三倍．回答下列问题：
（1）D元素的符号是O，C元素组成的单质C₂的电子式是．
（2）2016年10月17日7：30分在甘肃的酒泉卫星发射基地，我国成功发射“神舟十一号”载人飞船．火箭的发动机燃料更新为液态偏二甲肼（分子式为C₂H₈N₂），氧化剂为液态的C₂D₄，燃烧后产物对环境无污染．写出偏二甲肼与C₂D₄反应的化学方程式：C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂+4H₂O+2CO₂
（3）C₂A₄可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂C₂D₄反应生成C₂和A₂D．已知：
①C₂（g）+2D₂（g）═C₂D₄（l）△H₁═-19.5kJ/mol
②C₂A₄（l）+D₂（g）═C₂（g）+2A₂D（g）△H₂═-534.2kJ/mol
写出液体燃料C₂A₄与液态C₂D₄反应的热化学方程式：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol．
（4）在230℃和催化剂存在的条件下，将BD₂与A₂转化为BA₃DA（g）和A₂D（g）．如图为生产1mol BA₃DA（g）的能量变化示意图：
已知破坏1mol不同共价键的能量（kJ）分别是：

B-A	B-D	B=D	A-A	A-D
413.4	351	745	436	462.8

①写出BD₂和A₂转化为1mol  BA₃DA（g）和A₂D（g）的热化学方程式：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H═-181.6kJ/mol
②已知E₁=8.2kJ•mol^-1，则E₂=189.8kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 A、B、C、D是元素周期表中的短周期元素，且原子序数依次增大；A元素原子中无中子，则A为H元素；B元素的一种同位素常用于文物考古，且该元素形成的化合物种类最多，则B为C元素；
D元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的三倍，为O元素，则C为N元素；
（1）D是O元素，C元素组成的单质N₂，氮气分子中氮原子之间共用3对电子且每个N原子含有一个孤电子对；
（2）C₂H₈N₂和氧化剂N₂O₄混合燃烧后产物对环境无污染，说明生成氮气、二氧化碳和水；
（3）N₂H₄与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和H₂O，
①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁═-19.5kJ/mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂═-534.2kJ/mol^-1
根据盖斯定律写出液体燃料C₂A₄与液态C₂D₄反应的热化学方程式；
（4）①在230℃和催化剂存在的条件下，将CO₂与H₂转化为CH₃OH（g）和H₂O（g），
该反应方程式为CO₂ （g）+3H₂ （g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=（745×2+3×436-413.4×3-351-462.8-462.8×2）kJ/mol；
②根据图知，该反应是放热反应，△H=-（E₂-E₁）．

解答 解：A、B、C、D是元素周期表中的短周期元素，且原子序数依次增大；A元素原子中无中子，则A为H元素；B元素的一种同位素常用于文物考古，且该元素形成的化合物种类最多，则B为C元素；
D元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的三倍，为O元素，则C为N元素；
（1）D是O元素，C元素组成的单质N₂，氮气分子中氮原子之间共用3对电子且每个N原子含有一个孤电子对，电子式为，故答案为：O；；
（2）C₂H₈N₂和氧化剂N₂O₄混合燃烧后产物对环境无污染，说明生成氮气、二氧化碳和水，反应方程式为C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂+4H₂O+2CO₂，故答案为：C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂+4H₂O+2CO₂；
（3）N₂H₄与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和H₂O，
①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）△H₁═-19.5kJ/mol
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂═-534.2kJ/mol
将方程式2②-①得2N₂H₄ （l）+N₂O₄ （l）=3N₂ （g）+4H₂O （g）△H═2×（-534.2kJ/mol）-（-19.5kJ/mol）=-1048.9kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄ （l）+N₂O₄ （l）=3N₂ （g）+4H₂O （g）△H=-1048.9kJ/mol；
（4）①在230℃和催化剂存在的条件下，将CO₂与H₂转化为CH₃OH（g）和H₂O（g），
该反应方程式为CO₂ （g）+3H₂ （g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=（745×2+3×436-413.4×3-351-462.8-462.8×2）kJ/mol=-181.6kJ/mol，
故答案为：CO₂ （g）+3H₂ （g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H═-181.6kJ/mol；
②根据图知，该反应是放热反应，E₁=8.2kJ•mol^-1，△H=-（E₂-E₁）=-181.6kJ/mol，所以E₁=8.2kJ•mol^-1，E₂=189.8kJ•mol^-1，
故答案为：189.8．

点评 本题考查物质结构性质的相互关系及应用、盖斯定律的计算等知识点，侧重考查学生推断及计算能力，灵活运用盖斯定律解答问题，注意：焓变等于“反应物总键能-生成物总键能”或“生成物总能量-反应物总能量”，很多同学易将这两个公式弄混而导致错误．