Question

A、B、C、D四种短周期元素，A、B、C同周期，A的原子半径是同周期中最大的；B、D同主族．已知D原子最外层电子数是电子层数的3倍，C元素的单质可以从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质．
（1）C元素在周期表中的位置

 

．
（2）写出C元素的单质从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质的离子方程式是

 

．
（3）A和D形成0.5mol化合物与足量水发生氧化还原反应时转移电子的物质的量是：

 

（4）B元素的单质在不同的条件下可以与O₂发生一系列反应：B（s）+O₂（g）=BO₂（g）；△H=-296.8kJ?mol^-12BO₂（g）+O₂（g）?2BO₃（g）；△H=-196.6kJ?mol^-1则BO₃（g）若完全分解成B（s）时反应的热化学方程式为：

 

（5）氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
①当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N₂、H₂和NH₃的量），反应速率与时间的关系如图所示．图中t₁ 时引起平衡移动的条件可能是

 

．其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段时间是

 

．
②温度为T℃时，将2a molH₂和a molN₂放入0.5L密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%．则该反应的平衡常数为

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：A、B、C同周期，A的原子半径是同周期中最大的，则A在第一主族，A、B、C、D四种短周期元素，A、B、C同周期，则A、B、C在第二周期或第三周期，D原子最外层电子数是电子层数的3倍，B、D同主族，B、D可能为第四主族或第六主族元素，C元素的单质可以从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质，即C的非金属性比B的强，则A为钠元素，B为硫元素，C为氯元素，D为氧元素，
（1）根据C元素的原子结构判断其在周期表中的位置，电子层数=周期数，最外层电子数=族序数；
（2）根据氧化还原反应原理书写离子方程式；
（3）根据氧化还原反应方程式计算转移电子的物质的量；
（4）先根据方程式的加减得出1mol BO₃（g）完全分解成B（s）的方程式，根据盖斯定律求得焓变，再写出热化学方程式；
（5）①根据影响平衡移动的因素结合图象来分析；
②利用N₂的转化率结合三段法来计算平衡时的浓度，再利用化学平衡常数的表达式来计算．

解答： 解：A、B、C同周期，A的原子半径是同周期中最大的，则A在第一主族，A、B、C、D四种短周期元素，A、B、C同周期，则A、B、C在第二周期或第三周期，D原子最外层电子数是电子层数的3倍，B、D同主族，B、D可能为第四主族或第六主族元素，C元素的单质可以从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质，即C的非金属性比B的强，则A为钠元素，B为硫元素，C为氯元素，D为氧元素，
（1）因C为氯元素，其质子数为17，电子排布中有3个电子层，最外层电子数为7，即其位置为第三周期、第 VIIA族，故答案为：第三周期；第 VIIA族；
（2）C元素的单质为氯气，A、B两元素组成的化合物为硫化钠，它们反应的离子方程式为S^2-+Cl₂=2Cl^-+S，故答案为：S^2-+Cl₂=2Cl^-+S；
（3）A和D形成的化合物与水发生氧化还原反应，则A和D形成的化合物为Na₂O₂，每摩尔Na₂O₂与水反应时转移电子的物质的量为1mol，所以0.5molNa₂O₂与水反应时转移电子的物质的量为0.5mol，故答案为：0.5mol；
（4）因为B（s）+O₂（g）=BO₂（g）；△H=-296.8kJ?mol^-1 ①，2BO₂（g）+O₂（g）?2BO₃（g）；△H=-196.6kJ?mol^-1 ②，将方程式①×2+②得方程式：2B（s）+3O₂（g）=2BO₃（g）；△H=2×（-296.8kJ?mol^-1 ）+（-196.6kJ?mol^-1）=-790.2KJ/mol，所以有BO₃（g））=B（s）+3/2 O₂（g）△H=+395.1kJ?mol^-1，故答案为：BO₃（g））=B（s）+3/2 O₂（g）△H=+395.1kJ?mol^-1；
（5）①由图象可知，t₁时正逆反应速率都增大，则可能为加压或升温，该反应为放热反应，升高稳定，逆向移动，逆反应速率大于正反应速率，与图象不符，该反应是气体体积缩小的反应，加压正向移动，则正反应速率大于逆反应速率，与图象符合，则应为加压；显然图象中的t₃时为升高温度，t₁时加压正向移动，氨气的含量增大，t₃时为升高温度，化学平衡逆向移动，氨气的含量降低，即t₂-t₃一段时间平衡混合物中NH₃的含量最高；故答案为：加压； t₂-t₃；    
②2a molH₂和a molN₂放入0.5L  密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%，则
             3H₂+N₂ 2NH₃
开始（mol/L）4a  2a             0
转化         3a   a             2a
平衡         a    a            2a
则该温度下反应的化学平衡常数为K=

(2a)2

a3×a

=

4

a2

，故答案为：

4

a2

．

点评：本题考查学生利用元素的位置与结构来推断元素，并利用元素化合物知识来解答，综合性强，注重了高考的热点来考查学生，有利于学生巩固基础知识和基本技能．