Question

（16分）X、Y、Z三種短周期元素，其單質在常溫下均為無色氣體，它們的原子序數之和為16。在適當條件下三種單質兩兩化合，可發生如右圖所示變化。己知l個B分子中含有Z元素的原子個數比C分子中含有Z元素的原子個數少1個。請回答下列問題：
 
（1）由 X、Y、Z三種元素共同組成的三種不同種類的常見化合物的化學式為           ，相同濃度上述水溶液中由水電離出的c(H⁺)最小的是                （填寫化學式）。
（2）Allis-Chalmers制造公司發現可以用C作為燃料電池的燃料，以氫氧化鉀溶液為介質，反應生成對環境無污染的常見物質，試寫出該電池負極的電極反應式                          ，溶液中OH^-向         極移動（填“正”或“負”）。
（3）Z分別與X、Y兩元素可以構成18個電子分子甲和乙，其分子中只存在共價單鍵，常溫下甲、乙均為無色液體，甲隨著溫度升高分解速率加快。
①乙能夠將CuO還原為Cu₂O，已知每lmol乙參加反應有4mole^- 轉移，該反應的化學方程式為  。
②將銅粉末用10%甲和3.0mol?L^-1H₂SO₄混合溶液處埋，測得不同溫度下銅的平均溶解速率如下表：

溫度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
銅的平均溶解速率 （×10-3mol?L-1·min-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

由表中數據可知，當溫度高于40℃時，銅的平均溶解速率隨著溫度的升高而下降，其主要原因是 
_____________________________________________________。
③實驗室可用甲作試劑取X的單質，發生裝置可選用下圖中的      （填裝置代號）。

Answer 1

（1）HNO₃、NH₄NO₃、NH₃·H₂O （3分）  HNO₃    （1分）
（2）4NH₃ + 12OH - 12e^- ＝2N₂ + 12H₂O （3分） 負（2分）
（3）①N₂H₄ + 4CuO ＝ N₂↑ + 2Cu₂O + 2H₂O（3分）
②高于40℃后，H₂O₂的分解速率加快，c(H₂O₂)降低，使銅的溶解速率減慢 （2分） ③C （2分）

解析試題分析：X、Y、Z三種短周期元素，其單質在常溫下均為無色氣體，短周期中形成無色氣體單質的只有H₂、N₂、O₂（稀有氣體除外），H、N、O原子序數之和為16，故三種元素為H、N、O，三種氣體單質相互反應生成H₂O、NH₃、NO，一個B分子中含有的Z元素的原子個數比一個C分子中少一個，則B為H₂O，C為NH₃，Z為氫元素．由關系圖可知：Z單質與X單質反應生成B（H₂O），故X為氧元素；Z單質與Y單質反應生成C（NH₃），故Y為氮元素；所以A為NO，則：
（1）由 X、Y、Z三種元素共同組成的三種不同種類的常見化合物一般是酸堿鹽，因此化學式分別為HNO₃、NH₄NO₃、NH₃·H₂O。硝酸和氨水抑制水的電離，硝酸銨水解促進水的電離。硝酸是一元強酸，氨水是一元弱堿，因此相同濃度上述水溶液中由水電離出的c(H⁺)最小的是HNO₃。
（2）原電池中負極失去電子，正極得到電子，因此在該燃料電池中氨氣在負極通入，若以氫氧化鉀溶液為介質，反應生成對環境無污染的常見物質，該物質應該是氮氣和水，因此該電池負極的電極反應式4NH₃ + 12OH - 12e^- ＝2N₂ + 12H₂O。原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，所以溶液中OH^-向負極移動。
（3）Z分別與X、Y兩元素可以構成18個電子分子甲和乙，其分子中只存在共價單鍵，常溫下甲、乙均為無色液體，甲隨著溫度升高分解速率加快，所以甲是雙氧水，乙是N₂H₄。
①乙能夠將CuO還原為Cu₂O，已知每lmol乙參加反應有4mole^- 轉移，由于N₂H₄中氮元素的化合價是－2價，這說明在反應中氮元素化合價升高2個單位，因此其氧化產物是氮氣，所以該反應的化學方程式為N₂H₄ + 4CuO ＝ N₂↑ + 2Cu₂O + 2H₂O。
②由于雙氧水不穩定，受熱易分解，因此高于40℃后，H₂O₂的分解速率加快，c(H₂O₂)降低，使銅的溶解速率減慢。
③在催化劑的作用下雙氧水分解生成氧氣和水，反應不需要加熱，因此選擇裝置是C。
考點：考查元素推斷、水的電離、原電池原理、氧化還原反應以及外界條件對反應速率的影響和氧氣制備