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5.A、B、C、D为中学化学中常见的四种气体单质.
(1)已知在空气中A约21%、C约78% (均为体积分数);D在标准状况下的密度为3.170g/L.分别写出A、C、D的化学式:AO2、CN2、DCl2.SO2通入D的水溶液中,可以发生氧化还原反应,其化学方程式为:SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
(2)在一定条件下B与A、C、D化合分别生成甲、乙、丙.已知甲、乙分子中含有的电子数均与Na+相同;乙与丙可化合生成一种离子化合物.甲、乙的化学式是:甲H2O、乙NH3;丙的电子式是:
(3)乙可以发生如下所示一系列转化(无关物质及反应条件已略)乙$\stackrel{A}{→}$X$\stackrel{A}{→}$Y$\stackrel{甲}{→}$Z.单质A与化合物乙反应的化学方程式4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O.Z的稀溶液与过量铁粉反应,当反应中有1.806×1024个电子转移时,被还原的Z物质的量是1mol.
(4)将单质B、C按体积比为3:1混合分别装入盛有催化剂的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中(容积相同),若反应过程中容器Ⅰ保持温度和压强不变,容器Ⅱ保持温度和容积不变,当反应达平衡时,容器Ⅰ内气体的密度大于容器Ⅱ的密度(填“大于”、“小于”或“等于”),理由是:该反应是气体总物质的量减小的反应,总质量不变,若保持温度和容积不变,混合气体密度不变.若保持温度和压强不变,混合气体的体积变小,密度增大.在容器Ⅰ中,当反应达平衡时,容积变为起始时的$\frac{7}{8}$,则C的转化率为25%.

分析 (1)已知在空气中A约21%、C约78% (均为体积分数),则A为O2、C为N2,D在标准状况下的密度为3.170g/L,相对分子质量为3.17×22.4=71,则D为Cl2
(2)在一定条件下B与A、C、D化合分别生成甲、乙、丙.已知甲、乙分子中含有的电子数均与Na+相同;乙与丙可化合生成一种离子化合物,则B为H2,甲为H2O、乙为NH3,丙为HCl;
(3)乙可以发生如下所示一系列转化:乙$\stackrel{A}{→}$X$\stackrel{A}{→}$Y$\stackrel{甲}{→}$Z,则X为NO、Y为NO3、Z为HNO3,Z的稀溶液与过量铁粉发生反应:3Fe+8HNO3=3Fe(NO32+2NO↑+4H2O;
(4)发生反应:N2+3H2?2NH3,该反应是气体物质的量减小的反应,总质量不变,若保持温度和容积不变,混合气体密度不变.若保持温度和压强不变,混合气体的体积变小,密度增大;
设氢气、氮气物质的量分别为3mol、1mol,在容器Ⅰ中,当反应达平衡时,容积变为起始时的$\frac{7}{8}$,则此时混合物气体物质的量为起始的$\frac{7}{8}$,由方程式可知1mol氮气反应时总物质的量减少2mol,计算参加反应氮气物质的量,进而计算氮气转化率.

解答 解:(1)已知在空气中A约21%、C约78% (均为体积分数),则A为O2、C为N2,D在标准状况下的密度为3.170g/L,相对分子质量为3.17×22.4=71,则D为Cl2,SO2通入Cl2的水溶液中,可以发生氧化还原反应,其化学方程式为:SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
故答案为:O2;N2;Cl2;SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
(2)在一定条件下B与A、C、D化合分别生成甲、乙、丙.已知甲、乙分子中含有的电子数均与Na+相同;乙与丙可化合生成一种离子化合物,则B为H2,甲为H2O、乙为NH3,丙为HCl,丙的电子式是:
故答案为:H2O;NH3
(3)乙可以发生如下所示一系列转化:乙$\stackrel{A}{→}$X$\stackrel{A}{→}$Y$\stackrel{甲}{→}$Z,则X为NO、Y为NO3、Z为HNO3,单质A与化合物乙反应的化学方程式:4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O,Z的稀溶液与过量铁粉发生反应:3Fe+8HNO3=3Fe(NO32+2NO↑+4H2O,当反应中有1.806×1024个电子转移时,即转移电子为3mol,被还原的硝酸生成NO,由N元素守恒可知被还原的硝酸为$\frac{3mol}{5-2}$=1mol
故答案为:4NH3+5O2$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H2O;1;
(4)发生反应:N2+3H2?2NH3,该反应是气体总物质的量减小的反应,总质量不变,若保持温度和容积不变,混合气体密度不变.若保持温度和压强不变,混合气体的体积变小,密度增大,故当反应达平衡时,容器Ⅰ内气体的密度大于容器Ⅱ的密度;
设氢气、氮气物质的量分别为3mol、1mol,在容器Ⅰ中,当反应达平衡时,容积变为起始时的$\frac{7}{8}$,则此时混合物气体物质的量为起始的$\frac{7}{8}$,平衡时混合气体总物质的量为(3+1)mol×$\frac{7}{8}$=3.5mol,由方程式可知1mol氮气反应时总物质的量减少2mol,则参加反应氮气物质的量为$\frac{1mol}{2mol}$×(4-3.5)mol=0.25mol,故氮气转化率为$\frac{0.25mol}{1mol}$×1005=25%,
故答案为:大于;该反应是气体总物质的量减小的反应,总质量不变,若保持温度和容积不变,混合气体密度不变.若保持温度和压强不变,混合气体的体积变小,密度增大;25%.

点评 本题考查无机物推断,需要学生熟练掌握元素化合物知识,是对学生综合能力的考查,难度中等.

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