Question

9．A、B、D和E四種元素均為短周期元素，原子序數(shù)逐漸增大．A元素原子的核外電子數(shù)、電子層數(shù)和最外層電子數(shù)均相等．B、D、E三種元素在周期表中相對位置如圖①所示，只有E元素的單質(zhì)能與水反應(yīng)生成兩種酸．甲、乙、M、W、X、Y、Z七種物質(zhì)均由A、B、D三種元素中的一種或幾種組成，其中只有M分子同時含有三種元素；W為N₂H₄，可作火箭燃料；甲、乙為非金屬單質(zhì)；X分子中含有10個電子．它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖②所示．

回答下列問題：
（1）甲和乙生成標準狀況下1.12L Y，吸收9.025kJ的熱量，寫出反應(yīng)的熱化學方程式N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+361kJ/mol．
（2）一定量E的單質(zhì)與NaOH溶液恰好完全反應(yīng)后，所得溶液的pH小于7（填“大于”、“等于”或“小于”），原因是ClO^-+H₂O?HClO+OH^-（用離子方程式表示）．
（3）W-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．W-空氣燃料電池放電時，正極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O．
（4）將一定量的A₂、B₂混合氣體放入1L密閉容器中，在500℃、2×10⁷ Pa下達到平衡．測得平衡氣體的總物質(zhì)的量為0.50mol，其中A₂為0.3mol，B₂為0.1mol．則該條件下A₂的平衡轉(zhuǎn)化率為33.3%，該溫度下的平衡常數(shù)為$\frac{100}{27}$．

Answer 1

分析 A、B、D、E四種元素均為短周期元素，原子序數(shù)逐漸增大．A元素原子的核外電子數(shù)、電子層數(shù)和最外層電子數(shù)均相等，推知元素A是H；由元素在周期表中位置，可知B、D位于第二周期，E位于第三周期，而E元素的單質(zhì)能與水反應(yīng)生成兩種酸，則E為Cl，可推知B為N元素、D為O元素；
甲、乙、M、W、X、Y、Z七種物質(zhì)均由H、N、O三種元素中的一種或幾種組成，其中W為N₂H₄，甲、乙為非金屬單質(zhì)，X分子含有10個電子，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，甲是O₂、乙是N₂、X是H₂O，依次可推導出Y是NO、Z是NO₂、M是HNO₃，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、D、E四種元素均為短周期元素，原子序數(shù)逐漸增大．A元素原子的核外電子數(shù)、電子層數(shù)和最外層電子數(shù)均相等，推知元素A是H；由元素在周期表中位置，可知B、D位于第二周期，E位于第三周期，而E元素的單質(zhì)能與水反應(yīng)生成兩種酸，則E為Cl，可推知B為N元素、D為O元素；
甲、乙、M、W、X、Y、Z七種物質(zhì)均由H、N、O三種元素中的一種或幾種組成，其中W為N₂H₄，甲、乙為非金屬單質(zhì)，X分子含有10個電子，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，甲是O₂、乙是N₂、X是H₂O，依次可推導出Y是NO、Z是NO₂、M是HNO₃．
（1）氧氣和氮氣生成標準狀況下1.12L NO，吸收9.025kJ的熱量，則生成2mol NO吸收的熱量為9.025kJ×$\frac{2mol×22.4L/mol}{11.2L}$=361kJ，所以該反應(yīng)的熱化學方程式為N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+361kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+361kJ/mol；
（2）一定量氯氣與NaOH溶液恰好完全反應(yīng)后得到等濃度的NaCl、NaClO溶液，溶液中次氯酸根水解：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-，破壞水的電離平衡，溶液呈堿性，所得溶液的pH小于7，
故答案為：小于；ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；
（3）正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極得電子，堿性條件下生成OH^-，正極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，堿性條件下生成氮氣與水，負極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O．
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O；
（4）測得平衡氣體的總物質(zhì)的量為0.50mol，其中A₂為0.3mol，B₂為0.1mol，則：
           3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）
開始（mol）：0.45   0.15    0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.15   0.05    0.1
平衡（mol）：0.3     0.1   0.5-0.3-0.1=0.1
則該條件下H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.15mol}{0.45mol}$×100%=33.3%，
容器體積為1L，用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，則K=$\frac{0．{1}^{2}}{0．{3}^{3}×0.1}$=$\frac{100}{27}$
故答案為：33.3%；$\frac{100}{27}$．

點評 本題考查元素化合物推斷，涉及熱化學方程式書寫、鹽類水解、原電池、化學平衡有關(guān)計算等，推斷元素是解題關(guān)鍵，需要學生熟練掌握元素化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、掌握化學平衡三段式計算，難度中等．