Question

18．已知短周期中相鄰元素X、Y、Z、W，其原子序數(shù)依次增大，其中X、Y、Z三種元素的質(zhì)子數(shù)之和為21，X、Y、Z同周期且相鄰，Z與W同族．
（1）W在周期表中的位置是第三周期VIA族．用原子結(jié)構(gòu)理論解釋Z的非金屬性強(qiáng)于W的原因O、S同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子的能力減弱，非金屬性減弱．
（2）恒溫恒容下，在一密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)Y₂（g）+3H₂（g）?2YH₃（g）．
下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是：②④．
①容器內(nèi)N₂，H₂，NH₃三者共存  
②容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化
③容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化      
④容器內(nèi)氣體平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化
恒溫恒容下，2molH₂與2molY的單質(zhì)反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，Y的單質(zhì)為1.8mol，H₂的轉(zhuǎn)化率為30%；若該反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行（其它條件相同），反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率比上述條件下的轉(zhuǎn)化率大（填“大”、“小”或“相同”）．
（3）有一種Y元素的液態(tài)氫化合物乙，1分子中含有18個(gè)電子，是“神舟七號(hào)”飛船發(fā)射時(shí)使用的高能燃料之一．已知：12.8g 液態(tài)乙完全燃燒生成Y₂和液態(tài)H₂O時(shí)放出熱量248.5kJ．請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N₂H₄（g）+O₂（l）?N₂（g）+2H₂O（l）△H=-621.25 kJ•mol^-1．
（4）燃煤過程產(chǎn)生的WZ₂是形成酸雨的氣體之一，為了減少它對(duì)環(huán)境的污染，往往在燃煤中加入石灰石，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2CaCO₃+O₂+2SO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂．

Answer 1

分析 短周期中相鄰元素X、Y、Z、W，其原子序數(shù)依次增大，X、Y、Z同周期且相鄰，X、Y、Z三種元素的質(zhì)子數(shù)之和為21，可推知X為C元素、Y為N元素、Z為O元素；Z與W同族，則W為S元素．
（1）同一主族從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子的能力減弱；
（2）發(fā)生可逆反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．
①反應(yīng)開始后容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃三者共存；
②恒溫恒容下，而隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化說明到達(dá)平衡；
③混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，密度始終不變；
④容器內(nèi)氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行總物質(zhì)的量減小，平均摩爾質(zhì)量增大，平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化，說明反應(yīng)到達(dá)平衡；
達(dá)到平衡時(shí)，N₂的單質(zhì)為1.8mol，則參加反應(yīng)的N₂為2mol-1.8mol=0.2mol，由方程式開始參加反應(yīng)的H₂為0.2mol×3=0.6mol，進(jìn)而計(jì)算氫氣轉(zhuǎn)化率；
恒溫恒容，隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體總物質(zhì)的量減小，則壓強(qiáng)減小，若該反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行（其它條件相同），等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與原平衡相比反應(yīng)正向移動(dòng)；
（3）一種Y元素的液態(tài)氫化合物乙，1分子中含有18個(gè)電子，則乙為N₂H₄，發(fā)生反應(yīng)：N₂H₄+O₂?N₂+2H₂O，計(jì)算1molN₂H₄反應(yīng)放出的熱量，證明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式，注意氧氣應(yīng)為液態(tài)；
（4）整個(gè)可以認(rèn)為：碳酸鈣分解為氧化鈣與二氧化碳，氧化鈣與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣被氧氣氧化為硫酸鈣，即二氧化硫與碳酸鈣、氧氣反應(yīng)生成硫酸鈣與二氧化碳．

解答 解：短周期中相鄰元素X、Y、Z、W，其原子序數(shù)依次增大，X、Y、Z同周期且相鄰，X、Y、Z三種元素的質(zhì)子數(shù)之和為21，可推知X為C元素、Y為N元素、Z為O元素；Z與W同族，則W為S元素．
（1）W為S元素，處于周期表中第三周期VIA族，O、S同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子的能力減弱，非金屬性減弱，
故答案為：第三周期VIA族；O、S同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子的能力減弱，非金屬性減弱；
（2）發(fā)生可逆反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）．
①反應(yīng)開始后容器內(nèi)N₂、H₂、NH₃三者共存，不能說明到達(dá)平衡，故錯(cuò)誤；
②恒溫恒容下，而隨反應(yīng)進(jìn)行混合氣體總物質(zhì)的量減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化，說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；
③混合氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，密度始終不變，故錯(cuò)誤；
④容器內(nèi)氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行總物質(zhì)的量減小，平均摩爾質(zhì)量增大，平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故正確；
達(dá)到平衡時(shí)，N₂的單質(zhì)為1.8mol，則參加反應(yīng)的N₂為2mol-1.8mol=0.2mol，由方程式開始參加反應(yīng)的H₂為0.2mol×3=0.6mol，氫氣轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.6mol}{2mol}$×100%=30%；
恒溫恒容，隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體總物質(zhì)的量減小，則壓強(qiáng)減小，若該反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行（其它條件相同），等效為在原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與原平衡相比反應(yīng)正向移動(dòng)，則轉(zhuǎn)化率增大，
故答案為：②④；30%；大；
（3）一種Y元素的液態(tài)氫化合物乙，1分子中含有18個(gè)電子，則乙為N₂H₄，12.8g 液態(tài)N₂H₄完全燃燒生成N₂和液態(tài)H₂O時(shí)放出熱量248.5kJ，則1molN₂H₄（g）燃燒放出的熱量=248.5kJ×$\frac{1mol×32g/mol}{12.8g}$=621.25kJ/mol，反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：N₂H₄（g）+O₂（l）?N₂（g）+2H₂O（l）△H=-621.25 kJ•mol^-1，
故答案為：N₂H₄（g）+O₂（l）?N₂（g）+2H₂O（l）△H=-621.25 kJ•mol^-1；
（4）整個(gè)可以認(rèn)為：碳酸鈣分解為氧化鈣與二氧化碳，氧化鈣與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣被氧氣氧化為硫酸鈣，即二氧化硫與碳酸鈣、氧氣反應(yīng)生成硫酸鈣與二氧化碳，反應(yīng)方程式為：2CaCO₃+O₂+2SO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂，
故答案為：2CaCO₃+O₂+2SO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaSO₄+2CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用，涉及元素周期律、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、熱化學(xué)方程式書寫等，是對(duì)學(xué)生綜合能力考查，（3）中熱化學(xué)方程式書寫為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易忽略氧氣聚集狀態(tài)．