Question

【題目】X、Y、Z、W為原子序數依次增大的四種短周期元素，其中X元素原子的核外電子總數等于其電子層數， X與Y、W可分別形成YX3和XW型共價化合物，YX3極易溶于水, Z元素是地殼中含量最高的金屬元素，W 的原子半徑是第三周期中最小的。

（1）寫出YX4+的電子式_______。

（2）寫出Z與W所形成的鹽與 YX3的水溶液反應的離子方程式________________。

（3）室溫下，pH＝3的XW溶液與pH＝5的YX4W溶液中由水電離出的c(H+)的比為___。

（4）已知X單質和Y單質反應生成YX3的反應是可逆反應，ΔH<0, 將X、Y的兩種單質以等物質的量充入一密閉容器中，在適當催化劑和恒溫、恒壓條件下反應。下列說法正確的是_____________________。

a．達到化學平衡時，任何一種物質表示的正反應速率與逆反應速率相等

b．反應過程中，Y單質的體積分數始終為50%

c．達到化學平衡時，X、Y兩種單質在混合氣體中的物質的量之比為1∶1

d．達到化學平衡的過程中混合氣體的平均相對分子質量減小

（5）有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以Y2、X2為電極反應物，以XW－YX4W 為電解質溶液制備新型燃料電池。請寫出該電池的正極反應式_____________。

（6）汽車尾氣中含有CO、NO、NO2等有毒氣體，對汽車加裝尾氣凈化裝置，用含鉑等過渡元素的催化劑催化，可使有毒氣體相互反應轉化成無毒氣體。

已知：N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ΔH1＝＋68 kJ·mol-1

2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH2＝－221 kJ·mol-1

C(s)＋O2(g)＝CO2 (g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol-1

CO與NO2反應的熱化學方程式為____________________，反應一定條件下可逆，溫度不同（T2＞T1二者均大于常溫）、其他條件相同，下列圖像正確的是______。

Answer 1

【答案】 略 Al3+ ＋3NH3·H2O ＝Al(OH)3↓＋3NH4 + 1:106 ab N2＋6e－＋8H＋＝2NH4＋ 4CO(g)＋ 2NO2(g)＝4CO2(g)+N2(g) ΔH＝-1200 kJ·mol-1 乙

【解析】本題考查元素周期表和元素周期律的應用，以及化學反應原理的應用，X元素原子的核外電子總數等于其電子層數，即X為H，X與Y、W可分別形成YX3和XW型共價化合物，YX3極易溶于水，推出YX3為NH3，即Y為N，W位于VIIA，Z元素是地殼中含量最高的金屬元素，即Z為Al，W為Cl，（1）YX4＋為NH4＋，其電子式為：；（2）Z與W形成的鹽為AlCl3，YX3為NH3，因此反應的離子方程式為： Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4＋；（3）pH=3的鹽酸溶液中：水電離出的c(H＋)等于水電離出的c(OH－)，水電離出的c(H＋)=c(OH－)=Kw/c(H＋)=10－14/10－3mol·L－1=10－11mol·L－1，pH=5的NH4Cl溶液中,H＋完全是由水電離產生，因此水電離出c(H＋)=10－5mol·L－1，因此兩者的比值為10－11：10－5=1:106；（4）發生的反應是N2＋3H2 2NH3，a、根據化學平衡狀態的定義，一定條件下，當正反應速率等于逆反應速率，說明反應達到平衡狀態，故a正確；

b、N2＋3H2 2NH3

起始： 1 1 0

變化： x 3x 2x

任意時刻：1－x 1－3x 2x

N2的體積分數等于其物質的量分數，即為，故b正確；c、根據b選項分析，達到平衡時，兩者氣體物質的量比值為(1－3x)：(1－x)，故c錯誤；d、根據M=m/n，組分都是氣體，因此氣體質量不變，反應向正反應方向進行，氣體物質的量減小，即M增大，故d錯誤；（5）以N2、H2為電極反應物，以HCl－NH4Cl為電解質溶液，根據原電池的工作原理，電池正極上得到電子，化合價降低，發生還原反應，因此N2在正極上反應，即電極反應式為：N2＋6e－＋8H＋＝2NH4＋；（6）根據蓋斯定律，①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ，②2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ，③C(s)＋O2(g)＝CO2 (g)，CO和NO2發生的反應是4CO＋2NO2=N2＋4CO2，③×4－②×2－①得出△H=(－393.5×4＋221×2－68)kJ·mol－1=－1200kJ·mol－1，熱化學反應方程式為： 4CO(g)＋ 2NO2(g)＝4CO2(g)+N2(g) ΔH＝-1200kJ·mol－1；甲圖像：因為T2>T1，升高溫度，正逆反應速率都增大，故甲圖錯誤；乙圖像：溫度升高，化學反應速率加快，首先達到平衡，此反應屬于放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，NO2的轉化率降低，故乙圖像正確；丙圖像：加壓，平衡向體積減小方向移動，即增大壓強，平衡向正反應方向移動，CO體積分數隨著壓強的增大而減小，故丙圖像錯誤。