Question

10．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．B、D、E三種元素在周期表中的相對位置如表所示，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A、B兩元素組成的18電子分子，可作火箭燃料；甲、乙為非金屬單質(zhì)；X分子含有10個電子．它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示．

B	D
		E

請回答下列問題：
（1）Z的化學(xué)式為NO₂．
（2）E的單質(zhì)與水反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO．
（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(fù)極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O．
（4）將一定量的A₂、B₂的混合氣體放入1L密閉容器中，在500℃、2×107Pa下達(dá)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%．

Answer 1

分析 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，判斷為H元素，B、D、E三種元素在周期表中相對位置如表①所示，應(yīng)為二三周期的元素，只有E元素的單質(zhì)能與水反應(yīng)生成兩種酸，結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)判斷E為Cl元素；所以B為N元素，D為氧元素；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依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系推斷為HNO₃；判斷Z為NO₂，Y為NO，甲、乙為非金屬單質(zhì)，甲為O₂，乙為N₂；X分子中含有10個電子判斷X為H₂O，W為A（H）、B（N）兩元素組成的18電子分子，可作火箭燃料，判斷為N₂H₄；依據(jù)判斷出的元素和物質(zhì)分析回答．

解答 解：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，判斷為H元素，B、D、E三種元素在周期表中相對位置如表所示，應(yīng)為二、三周期的元素，只有E元素的單質(zhì)能與水反應(yīng)生成兩種酸，結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)判斷E為Cl元素；所以B為N元素，D為氧元素；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依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系推斷為HNO₃；判斷Z為NO₂，Y為NO，甲、乙為非金屬單質(zhì)，甲為O₂，乙為N₂；X分子中含有10個電子判斷X為H₂O，W為A（H）、B（N）兩元素組成的18電子分子，可作火箭燃料，判斷為N₂H₄；
（1）由分析可知，Z為二氧化氮，化學(xué)式為NO₂，故答案為：NO₂；
（2）E的單質(zhì)為Cl₂，氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，單質(zhì)與水不能拆，次氯酸為弱酸，不能拆，離子反應(yīng)方程式為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，故答案為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO；
（3）肼（N₂H₄）一空氣燃料電池中，燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣再正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電池總反應(yīng)為：N₂H₄+O₂=N₂↑+2H₂O；
負(fù)極反應(yīng)為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（4）依據(jù)推斷可知A為氫元素，B為氮元素；將一定量的A₂、B₂混合氣體放入1L密閉容器中，在500℃、2×10?Pa下達(dá)到平衡．反應(yīng)為N₂+3H₂=2NH₃，測得平衡時混合氣體的總物質(zhì)的量為0.50mol，其中H₂為0.3mol，N₂為0.1mol．平衡混合物NH₃為0.1mol，
                 N₂ +3H₂=2NH₃，
起始量（mol） 0.15 0.45   0
變化量（mol ） 0.05 0.15  0.1
平衡量（mol） 0.1   0.3   0.1
則該條件下氫氣的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.15mol}{0.45mol}$×100%=33.3%，故答案為：33.3%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，物質(zhì)轉(zhuǎn)化的推斷方法和物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用，蓋斯定律的計算、化學(xué)平衡計算、原電池原理的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．