Question

12．X、Y、Z三种短周期元素，它们的原子序数之和为16．X、Y、Z三种元素常见单质在常温下都是无色气体，在适当条件下可发生如图所示变化：已知一个B分子中含有的Z元素的原子个数比C分子中的少一个．请回答下列问题：
（1）X元素在周期表中的位置第二周期VIA族．
（2）X的单质与Z的单质可制成新型的化学电（KOH溶液作电解质溶液），两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电，则正极通入氧气（填物质名称）；负极电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）C在一定条件下反应生成A的化学方程式是4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（4）已知Y的单质与Z的单质生成C的反应是可逆反应，属于放热反应．将等物质的量的Y、Z的单质充入一密闭容器中，在适当催化剂和恒温、恒压条件下反应．下列说法中，正确的是ab（填写下列各项的序号）．
a．达到化学平衡时，正反应速率与逆反应速率相等
b．反应过程中，Y的单质的体积分数始终为50%
c．达到化学平衡时，Y、Z的两种单质在混合气体中的物质的量之比为1：1
d．达到化学平衡的过程中，混合气体平均相对分子质量减小
e．达到化学平衡后，再升高温度，C的体积分数增大．

Answer 1

分析 短周期中形成无色气体单质的只有H₂、N₂、O₂（稀有气体除外），三元素的质子数之和为16，三种单质相互化合可以得到NO、H₂O、NH₃，且一个B分子中含有的Z原子个数比C分子中少1个，则B为H₂O、C为NH₃、Z为氢，由转化关系可知，A为NO，故X为氧，Y为氮，据此解答．

解答 解：短周期中形成无色气体单质的只有H₂、N₂、O₂（稀有气体除外），三元素的质子数之和为16，三种单质相互化合可以得到NO、H₂O、NH₃，且一个B分子中含有的Z原子个数比C分子中少1个，则B为H₂O、C为NH₃、Z为氢，由转化关系可知A为NO，故X为氧，Y为氮．
（1）O元素的质子数为8，氧原子有2个电子层，最外层电子数为6，位于第二周期VIA族，
故答案为：第二周期VIA族；
（2）氢气、氧气、KOH溶液构成新型的化学电源，正极发生还原反应，氧气在正极通入，负极发生氧化反应，氢气在负极失去电子，碱性条件下生成水，负极电极反应式为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案为：氧气；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）氨气发生催化氧化生成NO，反应方程式为：4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O
故答案为：4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（4）氢气的单质与氮气的单质生成氨气的反应是可逆反应，△H＜0．二者等物质的量混合，
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：a      a       0
转化（mol）：x      3x      2x
某时刻（mol）：a-x    a-3x    2x
a．正反应速率与逆反应速率相等，可逆反应处于平衡状态，故a正确；
b．反应过程中氮气体积分数为$\frac{a-x}{2a-2x}$=50%，故b正确；
c．氮气与氢气开始物质的量相等，二者按1：3反应，到达平衡时氮气与氢气的物质的量之比大于1：1，故c错误；
d．混合气体总质量不变，总的物质的量减小，达到化学平衡的过程中，混合气体平均相对分子质量增大，故d错误；
e．达到化学平衡后，再升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的体积分数减小，故e错误，
故选：ab．

点评 本题考查无机物推断、原电池、化学平衡等，突破口为X、Y、Z三种短周期元素的单质为无色气体，再结合信息与转化关系推断，题目难度中等．