Question

16．W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素，已知：元素W的一种原子的原子核中没有中子；元素X 构成的某种单质在自然界中硬度最大；元素Z在地壳中含量最高．试回答下列各题：
（1）元素Z在周期表中的位置为第二周期第ⅥA族．
（2）由W、X、Z三种元素可组成A、B、C三种常见的有机化合物，其中A和B是日常生活中常用调味品的主要成分，且A与B能够反应生成C，写出该反应的化学方程式：CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O．
（3）由W、X、Y、Z四种元素中的三种元素组成中学化学常见的某种化合物，其浓溶液可与其中第四种元素的单质发生反应，写出该反应的化学方程式：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（4）W、Y、Z可组成离子化合物M，M的水溶液呈酸性（填“酸性”或“碱性”或“中性”），M溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；W、Y、Z也可组成中学常见共价化合物N，M和N两种溶液的pH均为 a，那么两溶液中由水电离出的c （H⁺）的比为10^14-2a：1．
（5）已知由元素X和Z可组成A、B、C、D四种中学化学常见的单质或化合物，四种物质之间存在如图所示的转化关系．已知：298K时，反应①生成1mol B（g）时放出393.5kJ热量，反应④生成1mol B（g）时放出283.0kJ的热量，反应③的热化学方程式为C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素，W的一种原子的原子核中没有中子，则W为氢元素；元素X 构成的某种单质在自然界中硬度最大，则X为碳元素；元素Z在地壳中含量最高，则Z为氧元素；Y的原子序数介于碳、氧之间，故Y为氮元素．
（1）主族元素周期数=电子层数、主族族序最外层电子数；
（2）由H、C、O三种元素可组成A、B、C三种常见的有机化合物，A和B是日常生活中常用调味品的主要成分，为乙酸、乙醇，二者反应生成乙酸乙酯；
（3）由H、C、N、O四种元素中的三种元素组成的某种化合物，其浓溶液可与其中第四种元素的单质发生反应，应是浓硝酸与碳反应生成二氧化碳、二氧化氮、水；
（4）H、N、O可组成离子化合物M为NH₄NO₃，铵根离子水解，溶液呈酸性，硝酸根浓度大于铵根离子浓度；
H、N、O也可组成中学常见共价化合物N，N为HNO₃，硝酸铵反应中氢离子为水电离产生，硝酸溶液中水电离的氢离子等于溶液中氢氧根离子浓度；
（5）由元素C和O可组成A、B、C、D四种中学化学常见的单质或化合物，由转化关系可知A为碳、D为氧气、B为二氧化碳、C为一氧化碳，根据放出的热量书写反应①、②的热化学方程式，再根据盖斯定律构造目标热化学方程式．

解答 解：W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素，W的一种原子的原子核中没有中子，则W为氢元素；元素X 构成的某种单质在自然界中硬度最大，则X为碳元素；元素Z在地壳中含量最高，则Z为氧元素；Y的原子序数介于碳、氧之间，故Y为氮元素．
（1）Z为氧元素，原子核外有2个电子层，最外层电子数为6，处于周期表中第二周期第ⅥA族，
故答案为：第二周期第ⅥA族；
（2）由H、C、O三种元素可组成A、B、C三种常见的有机化合物，A和B是日常生活中常用调味品的主要成分，为乙酸、乙醇，二者反应生成乙酸乙酯，反应方程式为：CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，
故答案为：CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
（3）由H、C、N、O四种元素中的三种元素组成的某种化合物，其浓溶液可与其中第四种元素的单质发生反应，应是浓硝酸与碳反应生成二氧化碳、二氧化氮、水，反应方程式为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）H、N、O可组成离子化合物M为NH₄NO₃，铵根离子水解，溶液呈酸性，硝酸根浓度大于铵根离子浓度，离子浓度为：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
H、N、O也可组成中学常见共价化合物N，N为HNO₃，NH₄NO₃和HNO₃两种溶液的pH均为 a，硝酸铵反应中氢离子为水电离产生，溶液中由水电离出的c （H⁺）=10^-amol/L，硝酸溶液中水电离的氢离子等于溶液中氢氧根离子浓度，溶液中由水电离出的c （H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-a}}$mol/L=10^-14+amol/L，两溶液中由水电离出的c （H⁺）的比为 10^-amol/L：10^-14+amol/L=10^14-2a：1，
故答案为：酸性；c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；10^14-2a：1；
（5）由元素C和O可组成A、B、C、D四种中学化学常见的单质或化合物，由转化关系可知A为碳、D为氧气、B为二氧化碳、C为一氧化碳，反应③为C+CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CO，
298K时，反应①生成1mol B（g）时放出393.5kJ热量，反应④生成1mol B（g）时放出283.0kJ的热量，则：
①C（s）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
根据盖斯定律，②×2-①得：反应③的热化学方程式为：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1，
故答案为：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1．

点评 本题考查元素化合物推断等，涉及化学方程式书写、热化学方程式书写、离子浓度比较、溶液pH有关计算等，推断元素是解题的关键，难度中等，是对学生综合能力的考查，难需要学生具备扎实的基础，难度中等．