Question

15．W、X、Y、Z、M、Q均为除稀有气体外的短周期元素，其原子序数依次增大，X的最外层电子数是W的4倍，Z与M的最低负化合价相同，X、M在周期表中位置如图所示．

X
		M

（1）W₂与Z₂反应化合物甲，W₂与Q₂反应生成化合物乙．已知反应：
乙（g）+Z₂（g）→甲（g）+Q₂（g），每生成1mol Q₂放热57.8kJ．写出该反应的热化学方程式：2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）+Cl₂（g）△H=-57.8 kJ/mol或4HCl（g）+O₂（g）=2H₂O（g） 2Cl₂（g）△H=-115.6 kJ/mol；
（2）Y的最高价氧化物对应的水化物与Y的氢化物恰好完全反应，生成物的水溶液呈酸性，其原因是（用离子方程式说明）NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺；该溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（3）X、Y可分别与Z以原子个数比1：1形成化合物丙和丁．在催化剂存在条件下，丙与丁发生可逆反应，生成单质Y₂和另一种化合物戊．写出该反应的化学方程式：
2CO+2NON₂+2CO₂，该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（CO）•{c}^{2}（NO）}$；
（4）将1mol丙气体和1mol丁气体充入装有催化剂的恒压容器中，充分反应达平衡后：①若气体体积较原来减少23%，则丁的转化率为92%；
②已知该反应△H＜0，则升高温度，平衡常数K值将变小（填变大、变小或不变）；
③若仅将压强增大为原来的2倍，再次达平衡后，混合气体中丁的体积分数将变小（填变大、变小或不变）．
（5）由X的最简单气态氢化物、Z的单质和KOH溶液组成的新型燃料电池中，负极上发生反应的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z、M、Q均为除稀有气体外的短周期元素，其原子序数依次增大，X的最外层电子数是W的4倍，Z与M的最低负化合价相同，则Z和M位于同一主族，根据元素在周期表中的位置知，X位于第二周期，M位于第三周期，最外层电子数不大于8，则W最外层电子数是1，其原子序数最小，为Li或H元素、X为C元素，M是S元素，Z和M位于同一主族，则Z是O元素，Y是N元素，Q为Cl元素，Z与W形成的4核离子，则W是H元素，结合物质结构性质解答．

解答 解：W、X、Y、Z、M、Q均为除稀有气体外的短周期元素，其原子序数依次增大，X的最外层电子数是W的4倍，Z与M的最低负化合价相同，则Z和M位于同一主族，根据元素在周期表中的位置知，X位于第二周期，M位于第三周期，最外层电子数不大于8，则W最外层电子数是1，其原子序数最小，为Li或H元素、X为C元素，M是S元素，Z和M位于同一主族，则Z是O元素，Y是N元素，Q为Cl元素，Z与W形成的4核离子，则W是H元素，
（1）W₂、Z₂分别为H₂、O₂，Q₂为Cl₂，H₂与O₂反应生成化合物甲为H₂O，H₂与Cl₂反应生成化合物乙为HCl，已知：HCl（g）+O₂（g）→H₂O（g）+Cl₂（g），每生成1mol Cl₂放热57.8kJ，则该反应的热化学方程式为：2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）+Cl₂（g）△H=-57.8 kJ/mol或4HCl（g）+O₂（g）=2H₂O（g） 2Cl₂（g）△H=-115.6 kJ/mol，
故答案为：2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）+Cl₂（g）△H=-57.8 kJ/mol或4HCl（g）+O₂（g）=2H₂O（g） 2Cl₂（g）△H=-115.6 kJ/mol；
（2）Y的最高价氧化物对应的水化物与Y的氢化物恰好完全反应生成硝酸铵，水解显酸性，水解离子反应为NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，水解程度很小，水解显酸性，则离子浓度大小关系为c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺；c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（3）C、N可分别与O以原子个数比1：1形成化合物丙和丁，丙是CO、丁是NO，在催化剂存在条件下，丙与丁发生可逆反应，生成单质Y₂和另一种化合物戊，根据化合价变化知，戊是CO₂，根据反应物、生成物及反应条件知其反应方程式为：2CO+2NON₂+2CO₂，该反应的平衡常数表达式为：K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（CO）•{c}^{2}（NO）}$，
故答案为：2CO+2NON₂+2CO₂；K=$\frac{c（C{O}_{2}）•c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（CO）•{c}^{2}（NO）}$；
（4）将1molCO气体和1molNO气体充入一装有催化剂的恒压容器中，充分反应达平衡后：
①若气体体积较原来减少23%，则混合气体减少物质的量为：（1mol+1mol）×23%=0.46mol，则：
2CO+2NON₂+2CO₂   气体物质的量减少
    2                          1
    n（NO）                   0.46mol
故n（NO）=$\frac{0.46×2}{1}$=0.92mol，
则NO的转化率=$\frac{0.92}{1}$×100%=92%，
故答案为：92%；
②该反应为放热反应，温度升高，平衡向着逆向移动，反应物浓度增大、生成物浓度减小，则K减小，
故答案为：变小；
③增大压强，化学平衡正向移动，所以再次达平衡后，混合气体中NO的体积分数将减小，
故答案为：变小；
（5）X的最简单气态氢化物为甲烷、Z的单质为氧气，由甲烷、氧气和KOH溶液组成的新型燃料电池中，甲烷发生氧化反应，在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水，负极上发生的电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O．

点评 本题考查了位置、结构与性质关系的应用，题目难度中等，涉及热化学方程式的书写、化学平衡的移动以及计算等知识点，根据原子结构结合元素周期律来分析解答，属于综合知识的考查．