Question

17．A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大，A、E同主族，A元素的原子半径最小，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y，A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物．回答下列问题：
（1）常温下X、Y的水溶液的pH均为5．则两种水溶液中由水电离出的H⁺浓度之是10^-4：1．
（2）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物，受热易分解．写出少量该化合物溶液与足量的Ba（OH）₂溶液反应的离子方程式Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O．
（3）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物浓度为0.1mol/L时，pH最接近C．
A．5.6B．7.0   C．8.4D．13.0
（4）在一个装有可移动活塞的容器中进行如下反应：C₂（g）+3A₂（g）═2CA₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．反应达到平衡后，测得容器中含有C₂　0.5mol，A₂　0.2mol，CA₃　0.2mol，总容积为1.0L．
a．如果达成此平衡前各物质起始的量有以下几种可能，其中不合理的是BC：
A．C₂　0.6mol，A₂　0.5mol，CA₃　0mol     B．C₂　0mol，A₂　0mol，CA₃　1.2mol
C．C₂　0.6mol/L，A₂　0.5mol/L，CA₃　0.2mol/L
b．求算此平衡体系的平衡常数K=10；
c．如果保持温度和压强不变，向上述平衡体系中加入0.18molC₂，平衡将逆向（填“正向”、“逆向”或“不”）移动．
d．已知0.4mol 液态C₂ A₄与足量的液态双氧水反应，生成C₂和水蒸气，放出256.65kJ的热量．写出该反应的热化学方程式N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大，A元素的原子半径最小，则A为H元素；A、E同主族，二者原子序数相差大于2，故E为Na；B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，故B为碳元素；C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y，则C为N元素，X为HNO₃，Y为NH₄NO₃；A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物，则D为O元素．
（1）常温下HNO₃、NH₄NO₃的水溶液的pH均为5，硝酸水溶液中由水电离出的H⁺浓度等于溶液中氢氧根离子浓度，而硝酸铵溶液中氢离子源于水的电离；
（2）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物，受热易分解，该化合物为NaHCO₃，少量NaHCO₃溶液与足量的Ba（OH）₂溶液反应生成碳酸钡、氢氧化钠与水；
（3）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物为NaHCO₃，浓度为0.1mol/L时，碳酸氢根水解，溶液呈碱性，溶液中氢氧根离子浓度远小于0.1mol/L；
（4）a．正向建立平衡时，生成0.2molCA₃，C₂、A₂起始量最大，CA₃的起始量最小为0；
由于C₂、A₂的化学计量数之比为1：3，平衡时二者之比为0.5：0.2=5：2=7.5：3，则逆向建立平衡时，生成0.2molA₂，C₂、A₂起始量最小，CA₃的起始量最最大；
b．容器体积为1L，用物质的量代替浓度代入平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（C{A}_{3}）}{c（{C}_{2}）×{c}^{3}（{A}_{2}）}$计算；
c．如果保持温度和压强不变，向上述平衡体系中加入0.18molC₂，利用体积之比等于迁移物质的量之比计算此时容器体积，再计算浓度商Qc，与平衡常数比较判断平衡移动方向；
d．发生反应：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，计算1mol液态N₂H₄反应放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式．

解答 解：A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大，A元素的原子半径最小，则A为H元素；A、E同主族，二者原子序数相差大于2，故E为Na；B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，故B为碳元素；C元素的最高价氧化物的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y，则C为N元素，X为HNO₃，Y为NH₄NO₃；A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物，则D为O元素．
（1）常温下HNO₃、NH₄NO₃的水溶液的pH均为5，硝酸水溶液中由水电离出的H⁺浓度等于溶液中氢氧根离子浓度，即水电离的H⁺浓度为$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$mol/L=10^-9mol/L，而硝酸铵溶液中氢离子源于水的电离，故两种水溶液中由水电离出的H⁺浓度之是 10^-9mol/L：10^-5mol/L=10^-4：1，
故答案为：10^-4：1；
（2）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物，受热易分解，该化合物为NaHCO₃，少量NaHCO₃溶液与足量的Ba（OH）₂溶液反应生成碳酸钡、氢氧化钠与水，反应离子方程式：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O，
故答案为：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O；
（3）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物为NaHCO₃，浓度为0.1mol/L时，碳酸氢根水解，溶液呈碱性，溶液中氢氧根离子浓度远小于0.1mol/L，故溶液pH最接近8.4，
故选：C；
（4）在一个装有可移动活塞的容器中进行如下反应：C₂（g）+3A₂（g）═2CA₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．反应达到平衡后，测得容器中含有C₂　0.5mol，A₂　0.2mol，CA₃　0.2mol，总容积为1.0L．
a．正向建立平衡时，生成0.2molCA₃，C₂、A₂起始量最大，CA₃的起始量最小为0，
             C₂（g）+3A₂（g）?2CA₃（g）
平衡量（mol）：0.5     0.2      0.2
变化量（mol）：0.1     0.3      0.2
起始量（mol）：0.6    0.5       0
由于C₂、A₂的化学计量数之比为1：3，平衡时二者之比为0.5：0.2=5：2=7.5：3，则逆向建立平衡时，生成0.2molA₂，C₂、A₂起始量最小，CA₃的起始量最最大，
            2CA₃（g）?C₂（g）+3A₂（g）
平衡量（mol）：0.2     0.5      0.2
变化量（mol）：0.13    0.067    0.2
起始量（mol）：0.33   0.433     0
选项中A合理，BC不合理，
故选：BC；
b．容器体积为1L，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故此平衡体系的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（C{A}_{3}）}{c（{C}_{2}）×{c}^{3}（{A}_{2}）}$=$\frac{0．{2}^{2}}{0.5×0．{2}^{3}}$=10，
故答案为：10；
c．如果保持温度和压强不变，向上述平衡体系中加入0.18molC₂，此时容器体积变为1L×$\frac{0.5+0.2+0.2+0.18}{0.5+0.2+0.2}$=1.2L，此时浓度商Qc=$\frac{（\frac{0.2}{1.2}）^{2}}{\frac{0.5+0.18}{1.2}×（\frac{0.2}{1.2}）^{3}}$=10.6＞K=10，故平衡将逆向移动，
故答案为：逆向；
d．已知0.4mol 液态N₂H₄与足量的液态双氧水反应，生成N₂和水蒸气，放出256.65kJ的热量，则1mol液态N₂H₄反应放出的热量为：256.65kJ×$\frac{1mol}{0.4mol}$=641.625kJ，该反应的热化学方程式：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ•mol^-1，
故答案为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ•mol^-1．

点评 本题与元素推断为载体，考查元素化合物性质、盐类水解、离子方程式书写、化学平衡有关计算、平衡常数、热化学方程式书写等，题目综合性强，需要学生具备扎实的基础，难度中等．