Question

A、B、D、E四种元素均为短周期元素，原子序数逐渐增大．A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等．B、D、E三种元素在周期表中相对位置如表①所示，只有E元素的单质能与水反应生成两种酸．甲、乙、M、W、X、Y、Z七种物质均由A、B、D三种元素中的一种或几种组成，其中只有M分子同时含有三种元素；W为A、B两元素组成的18电子分子，可作火箭燃料；甲、乙为非金属单质；X分子中含有10个电子．它们之间的转化关系如图①所示．
试回答下列问题：
（1）甲和乙反应生成标准状况下1.12L Y，吸收9.025kJ的热量，写出反应的热化学方程式：______．
（2）一定量E的单质与NaOH溶液恰好完全反应后，所得溶液的pH______7（填“大于”、“等于”或“小于”），原因是______（用离子方程式表示）．
（3）w-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．W-空气燃料电池放电时，正极反应式为______，负极反应式为______．
（4）将一定量的A₂、B₂混合气体放入1L密闭容器中，在500℃、2×10⁵Pa下达到平衡．测得平衡时混合气体的总物质的量为0.5mol，其中A₂为0.3mol，B₂为0.1mol．则该条件下A₂的平衡转化率为______，该温度下的平衡常数为______．

Answer 1

解：A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等，判断为H元素，B、D、E三种元素在周期表中相对位置如表①所示，应为二三周期的元素，只有E元素的单质能与水反应生成两种酸，结合物质性质和结构判断E为Cl元素；所以B为N元素，D为氧元素；甲、乙、M、W、X、Y、Z七种物质均由A、B、D三种元素中的一种或几种组成，其中只有M分子同时含有三种元素依据转化关系推断为HNO₃；判断Z为NO₂，Y为NO，甲、乙为非金属单质，甲为O₂，乙为N₂；X分子中含有10个电子判断X为H₂O，W为A（H）、B（N）两元素组成的18电子分子，可作火箭燃料，判断为N₂H₄；
（1）甲和乙反应生成标准状况下1.12L Y为0.05molNO₂，反应的化学方程式为2NO+O₂=2NO₂，吸收9.025kJ的热量，计算得到2molNO₂放热361KJ，反应的热化学方程式为：
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-361KJ/mol；
故答案为：2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-361KJ/mol；
（2）一定量E的单质为Cl₂，与NaOH溶液恰好完全反应后生成氯化钠、次氯酸钠和水，所得溶液中次氯酸根离子水解生成次氯酸和氢氧根离子，溶液呈碱性，溶液的pH＞7；
故答案为：大于，ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；
（3）肼（N₂H₄）一空气燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应，氧气再正极得到电子发生还原反应，电池总反应为：N₂H₄+O₂=N₂↑+2H₂O；
负极反应为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（4）依据推断可知A为氢元素，B为氮元素；将一定量的A₂、B₂混合气体放入1L密闭容器中，在500℃、2×10?Pa下达到平衡．反应为N₂+3H₂=2NH₃，测得平衡时混合气体的总物质的量为0.5mol，其中H₂为0.3mol，N₂为0.1mol．平衡混合物NH₃为0.1mol，
N₂ +3H₂=2NH₃，
起始量（mol） 0.15 0.45 0
变化量（mol ） 0.05 0.15 0.1
平衡量（mol） 0.1 0.3 0.1
则该条件下氢气的转化率=×100%=33.3%；
平衡浓度为：c（N₂）=0.1mol/L c（H₂）=0.3mol/L c（NH₃）=0.1mol/L；
平衡常数K===3.7；
故答案为：33.3% 3.7；
分析：A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等，判断为H元素，B、D、E三种元素在周期表中相对位置如表①所示，应为二三周期的元素，只有E元素的单质能与水反应生成两种酸，结合物质性质和结构判断E为Cl元素；所以B为N元素，D为氧元素；甲、乙、M、W、X、Y、Z七种物质均由A、B、D三种元素中的一种或几种组成，其中只有M分子同时含有三种元素依据转化关系推断为HNO₃；判断Z为NO₂，Y为NO，甲、乙为非金属单质，甲为O₂，乙为N₂；X分子中含有10个电子判断X为H₂O，W为A（H）、B（N）两元素组成的18电子分子，可作火箭燃料，判断为N₂H₄；依据判断出的元素和物质分析回答；
点评：本题考查了物质性质的分析判断，物质转化的推断方法和物质性质的应用，盖斯定律的计算、化学平衡计算、原电池原理的应用是解题关键，题目难度中等．