Question

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，可發生如圖1所示變化．己知1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⁺）由大到小的順序是

 

（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，發生如下反應：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，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1mol乙參加反應有4mol電子轉移，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，發生裝置可選用如圖2所示的

 

（填裝置代號）．

Answer 1

分析：（1）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，據此解答．
（2）原電池負極發生氧化反應，氨氣在負極放電，堿性條件下生成氮氣與水；
溶液中陰離子向負極移動；
（3）H分別與O、N兩元素可以構成18個電子分子甲和乙，則甲為H₂O₂，乙為N₂H₄，
①根據電子轉移計算N元素在產物中的化合價，確定產物，據此書寫；
②溫度升高H₂O₂的分解速率加快，導致H₂O₂的濃度降低從而使銅的溶解速率慢
③H₂O₂在二氧化錳作催化劑分解生成氧氣，反應不需要加熱．

解答：解：（1）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，
由 H、N、O三種元素共同組成的三種不同種類化合物的化學式為：NH₄NO₃、NH₃?H₂O、HNO₃，銨根離子的水解程度小于一水合氨的電離程度，硝酸是強電解質，故相同濃度上述水溶液中，由水電離出的c（H⁺）由大到小的順序是NH₄NO₃、NH₃?H₂O、HNO₃，
故答案為：NH₄NO₃、NH₃?H₂O、HNO₃；NH₄NO₃、NH₃?H₂O、HNO₃；
（2）原電池負極發生氧化反應，氨氣在負極放電，堿性條件下生成氮氣與水，電極反應式為：4NH₃+12OH^--12e^-=2N₂+12H₂O，溶液中陰離子向負極移動，
故答案為：4NH₃+12OH^--12e^-=2N₂+12H₂O；負；
（3）H分別與O、N兩元素可以構成18個電子分子甲和乙，則甲為H₂O₂，乙為N₂H₄，
①令N元素在氧化產物的化合價為x，由電子轉移守恒可知，2[x-（-2）]=4，解得x=0，故生成氮氣，根據原子守恒可知，還生成水，故方程式為：N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O，故答案為：N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O；
②溫度升高H₂O₂的分解速率加快，導致H₂O₂的濃度降低從而使銅的溶解速率慢，故答案為：溫度升高H₂O₂的分解速率加快，導致H₂O₂的濃度降低從而使銅的溶解速率慢；
③H₂O₂在二氧化錳作催化劑分解生成氧氣，反應不需要加熱，D裝置不能收集氧氣，故選C裝置，故答案為：C．

點評：本題考查元素及無機物的推斷、原電池、氧化還原反應、影響化學反應速率的因素、化學實驗等，難度中等，題目較為綜合，是對學生綜合能力的考查，推斷元素是解題的關鍵．