Question

A、B、D、E四種元素均為短周期元素，原子序數逐漸增大。A元素原子的核外電子數、電子層數和最外層電子數均相等。B、D、E三種元素在周期表中的相對位置如圖①所示，只有E元素的單質能與水反應生成兩種酸。甲、乙、M、W、X、Y、Z七種物質均由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；X分子含有10個電子。它們之間的轉化關系如圖②所示。

B	D
		E

圖①

請回答下列問題：

（1）Z的化學式為__________________。

（2）E的單質與水反應的離子方程式為________________________________________。

（3）W?空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的KOH溶液。W?空氣燃料電池放電時，正極反應式為________________________________，負極反應式為____________________。

（4）將一定量的A2、B2的混合氣體放入1 L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的量為0.50 mol，其中A2為0.3 mol，B2為0.1 mol。則該條件下A2的平衡轉化率為________，該溫度下的平衡常數為____________(結果保留3位有效數字)。

 

Answer 1

（1）NO2

（2）Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO

（3）O2＋2H2O＋4e－=4OH－　N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O

（4）33.3%　3.70

【解析】（1）根據A元素原子的核外電子數、電子層數和最外層電子數均相等，可得出A元素為H；結合常見元素及其化合物的性質和E元素的單質能與水反應生成兩種酸，可知E元素是Cl，并得出D元素是O、B元素是N。根據M分子同時含有三種元素可知，M可能是HNO3，甲、乙是非金屬單質，可得出乙是N2、甲是O2，并得出Y是NO、Z是NO2；X分子含有10個電子，可能是水或NH3，但如果是NH3，與Z無法反應生成HNO3，因此X是H2O，結合W含有18個電子，可知W是N2H4。（2）反應方程式為Cl2＋H2OHCl＋HClO，次氯酸是弱酸。（3）先寫出總反應式N2H4＋O2=N2＋2H2O，在堿性條件下，通入氧氣的一極為正極O2＋2H2O＋4e－=4OH－，最后相減得出負極的電極反應式。（4）平衡時A2為0.3 mol、B2為0.1 mol、BA3為0.1 mol，起始時A2為0.45 mol，已轉化0.15 mol，得出轉化率約為33.3%，并進一步計算出平衡常數。