Question

A、B、C是三種常見短周期元素的單質．常溫下D為無色液體，E是一種常見的溫室氣體．其轉化關系如圖（反應條件和部分產物略去）．試回答：
（1）E的電子式是

．
（2）單質X和B或D均能反應生成黑色磁性固體Y，Y的化學式是

Fe₃O₄

．
（3）物質Z常用于對空氣進行殺菌、凈化和水果保鮮等．Z和B的組成元素相同，Z分子中各原子最外層電子數之和為18．Z和酸性碘化鉀溶液反應生成B和碘單質，反應的離子方程式是

O₃+2H⁺+2I^-=O₂+I₂+H₂O

．
（4）取0.3mol F與足量D充分混合后，所得溶液中再通入0.2mol E充分反應，最后得到的水溶液中各種離子的濃度由大到小的順序是（不考慮H⁺）

c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）

．
（5）E的大量排放會引發很多環境問題．有科學家提出，用E和H₂合成CH₃OH和H₂O，對E進行綜合利用．25℃，101kPa時，該反應的熱化學方程式是

CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（1）△H=-130.9kJ/mol

．（已知甲醇的燃燒熱△H=-726.5kJ?mol^-1，氫氣的燃燒熱△H=-285.8kJ?mol^-1）

Answer 1

分析：A、B、C是三種常見短周期元素的單質．常溫下D為無色液體，應為H₂O，E是一種常見的溫室氣體，應為CO₂，則A為H₂，B為O₂，C為碳單質，F為Na₂O₂，
（1）CO₂分子中碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對；
（2）單質X和B或D均能反應生成黑色磁性固體Y，則X為Fe，Y為四氧化三鐵；
（3）Z和B的組成元素相同，Z分子中各原子最外層電子數之和為18，則Z應為O₃，與KI反應生成O₂和I₂；
（4）0.3molNa₂O₂與足量水反應生成NaOH0.6mol，與0.2molCO₂反應二者物質的量之比為3：1，發生反應CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，剩余0.2molNaOH、生成0.2molNa₂CO₃，溶液呈堿性，且溶液中CO₃^2-水解生成HCO₃^-，據此解答；
（5）根據甲醇、氫氣的燃燒熱，書寫其燃燒的熱化學方程式，再根據蓋斯定律寫出二氧化碳與氫氣合成甲醇與水的熱化學方程式，標注物質聚集狀態和對應反應的焓變．

解答：解：A、B、C是三種常見短周期元素的單質．常溫下D為無色液體，應為H₂O，E是一種常見的溫室氣體，應為CO₂，則A為H₂，B為O₂，C為碳單質，F為Na₂O₂，
（1）CO₂分子中碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對，其電子式為，
故答案為：；
（2）單質X和B或D均能反應生成黑色磁性固體Y，則X為Fe，Y為四氧化三鐵，化學式為Fe₃O₄，
故答案為：Fe₃O₄；
（3）Z和B的組成元素相同，Z分子中各原子最外層電子數之和為18，則Z應為O₃，與KI反應生成O₂和I₂，反應離子方程式為：O₃+2H⁺+2I^-=O₂+I₂+H₂O，
故答案為：O₃+2H⁺+2I^-=O₂+I₂+H₂O；
（4）0.3molNa₂O₂與足量水反應生成NaOH0.6mol，與0.2molCO₂反應二者物質的量之比為3：1，發生反應CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，剩余0.2molNaOH、生成0.2molNa₂CO₃，溶液呈堿性，且溶液中CO₃^2-水解生成HCO₃^-，c（OH^-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-），溶液中c（Na⁺）最大，故溶液中離子濃度c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）；
（5）甲醇的燃燒熱△H=-726.5kJ?mol^-1，可得甲醇燃燒的熱化學方程式：①CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5 kJ?mol^-1，
氫氣的燃燒熱△H=-285.8kJ?mol^-1，可得氫氣燃燒的熱化學方程式：②H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8 kJ?mol^-1，
根據蓋斯定律，②×3-①得：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（1）△H=-130.9kJ/mol，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（1）△H=-130.9kJ/mol．

點評：本題考查無機物推斷、常用化學用語、離子濃度大小的比較、熱化學方程式書寫等，題目比較綜合，推斷物質是關鍵，注意把握離子濃度大小的比較方法，難度中等．