Question

13．X、Y、Z、J、Q、W六種元素，原子序數(shù)依次增大，其中X、Y、Z、J、Q是短周期主族元素．元素Z在地殼中含量最高，J元素的焰色反應(yīng)呈黃色，Q的最外層電子數(shù)與其電子總數(shù)比為3：8，X能與J形成離子化合物，且J⁺的半徑大于X^-的半徑，Y的氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)之一．W是應(yīng)用最廣泛的金屬元素．請回答：
（1）Y元素原子的結(jié)構(gòu)示意圖為．
（2）元素的金屬性J＞W(wǎng)（填“＞”或“＜”），下列各項(xiàng)中，能說明這一結(jié)論的事實(shí)有ACD（填序號）
A．單質(zhì)與酸反應(yīng)置換出氫氣的難易程度        B．單質(zhì)的熔點(diǎn)
C．最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱        D．在金屬活動順序表中的位置
（3）已知：①3W（s）+2Z₂（g）=W₃Z₄（s）△H₁=-1118.4kJ/mol
②2X₂（g）+Z₂（g）=2X₂Z（g）△H₂=-483.8kJ/mol
則反應(yīng)3W（s）+4X₂Z（g）=W₃Z₄（s）+4X₂（g）的△H=-150.8kJ/mol．
（4）已知反應(yīng)：2QZ₂（g）+Z₂（g）?2QZ₃（g），QZ₂的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示：
①壓強(qiáng)：P₁＜P₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
②200℃下，將一定量的QZ₂和Z₂充入體積不變的密閉容器中，經(jīng)10min后測得容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表所示：

氣體	QZ2	Z2	QZ3
濃度（mol/L）	0.4	1.2	1.6

能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是bd．
a．反應(yīng)速率v（QZ₂）=v（QZ₃）
b．體系的壓強(qiáng)保持不變
c．混合氣體的密度保持不變
d．QZ₂和Z₂的體積比保持不變
計(jì)算上述反應(yīng)在0～10min內(nèi)，v（QZ₂）=0.16mol/（L．min）．
（5）以YX₃為燃料可以設(shè)計(jì)成燃料電池（電極材料均為惰性電極，KOH溶液作電解質(zhì)溶液）該電池負(fù)極電極反應(yīng)式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 X、Y、Z、J、Q、W六種元素，原子序數(shù)依次增大，其中X、Y、Z、J、Q是短周期主族元素．元素Z在地殼中含量最高，則Z為Na；J元素的焰色反應(yīng)呈黃色，則J為Na；Q的最外層電子數(shù)與其電子總數(shù)比為3：8，原子序數(shù)大于Na，處于第三周期，設(shè)最外層電子數(shù)為a，則a：（2+8+a）=3：8，解得a=6，故Q為S元素；X能與J形成離子化合物，且J⁺的半徑大于X^-的半徑，則X為H元素；Y原子序數(shù)小于鈉，處于第二周期，而Y的氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，故Y為N元素；W是應(yīng)用最廣泛的金屬元素，則W為Fe，據(jù)此解答．
（1）Y為N元素，原子核外有7個電子，有2個電子層，各層電子數(shù)為2、5；
（2）根據(jù)金屬活動順序表、金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)劇烈程度、難易程度，最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱等判斷金屬性強(qiáng)弱；
（3）已知：①3W（s）+2Z₂（g）=W₃Z₄（s）△H₁=-1118.4kJ/mol
②2X₂（g）+Z₂（g）=2X₂Z（g）△H₂=-483.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-②×2可得：3W（s）+4X₂Z（g）=W₃Z₄（s）+4X₂（g；
（4）①正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動，QZ₂（g）的轉(zhuǎn)化率增大；
②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的正逆速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些量由方程式可知，△c（QZ₂）=△c（QZ₃）=1.6mol/L，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（QZ₂）；
（5）以NH₃為燃料設(shè)計(jì)成燃料電池，電極材料均為惰性電極，KOH溶液作電解質(zhì)溶液，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣在負(fù)極失去電子，堿性條件下可以得到氮?dú)馀c水．

解答 解：X、Y、Z、J、Q、W六種元素，原子序數(shù)依次增大，其中X、Y、Z、J、Q是短周期主族元素．元素Z在地殼中含量最高，則Z為Na；J元素的焰色反應(yīng)呈黃色，則J為Na；Q的最外層電子數(shù)與其電子總數(shù)比為3：8，原子序數(shù)大于Na，處于第三周期，設(shè)最外層電子數(shù)為a，則a：（2+8+a）=3：8，解得a=6，故Q為S元素；X能與J形成離子化合物，且J⁺的半徑大于X^-的半徑，則X為H元素；Y原子序數(shù)小于鈉，處于第二周期，而Y的氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，故Y為N元素；W是應(yīng)用最廣泛的金屬元素，則W為Fe．
（1）Y為N元素，原子的結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
（2）元素的金屬性Na＞Fe，
A．金屬單質(zhì)與酸反應(yīng)生成氫氣越容易，其金屬性越強(qiáng)，故A正確；
B．單質(zhì)的熔點(diǎn)屬于物理性質(zhì)，不能比較金屬性強(qiáng)弱，故B錯誤
C．最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，元素金屬性越強(qiáng)，故C正確；
D．根據(jù)在金屬活動順序表中的位置，可以判斷金屬性強(qiáng)弱，故D正確，
故選：ACD；
（3）已知：①3W（s）+2Z₂（g）=W₃Z₄（s）△H₁=-1118.4kJ/mol
②2X₂（g）+Z₂（g）=2X₂Z（g）△H₂=-483.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①-②×2可得：3W（s）+4X₂Z（g）=W₃Z₄（s）+4X₂（g），則△H=-1118.4kJ/mol-2（-483.8kJ/mol）=-150.8kJ/mol，
故答案為：-150.8kJ/mol；
（4）①由圖可知，溫度一定，壓強(qiáng)P₁時(shí)QZ₂（g）的轉(zhuǎn)化率較小，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動，QZ₂（g）的轉(zhuǎn)化率增大，故壓強(qiáng)P₁＜P₂，
故答案為：＜；
②a．反應(yīng)速率v（QZ₂）=v（QZ₃），未指明正逆速率，不能說明到達(dá)平衡，若分別表示正、逆速率時(shí)反應(yīng)到達(dá)平衡，故a錯誤；
b．隨反應(yīng)進(jìn)行氣體物質(zhì)的量減小，恒溫恒容下，壓強(qiáng)減小，當(dāng)體系的壓強(qiáng)保持不變時(shí)，說明到達(dá)平衡，故b正確；
c．混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，混合氣體的密度為定值，始終保持不變，故c錯誤；
d．QZ₂和Z₂按物質(zhì)的量1：3混合，二者氨氣2：1反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行二者體積之比發(fā)生變化，當(dāng)二者體積比保持不變時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)，故d正確；
由方程式可知，△c（QZ₂）=△c（QZ₃）=1.6mol/L，故0～10min內(nèi)，v（QZ₂）=$\frac{1.6mol/L}{10min}$=0.16mol/（L．min），
故答案為：bd；0.16mol/（L．min）；
（5）以NH₃為燃料設(shè)計(jì)成燃料電池，電極材料均為惰性電極，KOH溶液作電解質(zhì)溶液，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣在負(fù)極失去電子，堿性條件下可以得到氮?dú)馀c水，該電池負(fù)極電極反應(yīng)式為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

點(diǎn)評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用、蓋斯定律應(yīng)用、化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡圖象、原電池等，注意掌握金屬性、非金屬強(qiáng)弱比較實(shí)驗(yàn)事實(shí)．