Question

14．X、Y、Z、W為含有相同電子數(shù)的分子或離子，均由原子序數(shù)小于10的元素組成，X有5個原子核．通常狀況下，W為無色液體．
已知：X+Y$\stackrel{△}{→}$Z+W
（1）Y的電子式是．
（2）液態(tài)Z和W的電離相似，都可電離出電子數(shù)相同的兩種離子，液態(tài)Z的電離方程式是2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺．
（3）用圖1示裝置制備NO并驗證其還原性．有下列主要操作：

a．向廣口瓶內(nèi)注入足量熱NaOH溶液，將盛有銅片的小燒杯放入瓶中．
b．關(guān)閉止水夾，點燃紅磷，伸入瓶中，塞好膠塞．
c．待紅磷充分燃燒，一段時間后打開分液漏斗旋塞，向燒杯中滴入少量稀硝酸．
①步驟c后還缺少的一步主要操作是打開止水夾，通入少量氧氣．
②紅磷充分燃燒的產(chǎn)物與NaOH溶液反應的離子方程式是P₂O₅+6OH^-=2PO₄^3-+3H₂O．
③步驟c滴入稀硝酸后燒杯中的現(xiàn)象是Cu片逐漸溶解，有無色氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變?yōu)樗{色
反應的離子方程式是3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（4）一定溫度下，將1mol N₂O₄置于密閉容器中，保持壓強不變，升高溫度至T₁的過程中，氣體由無色逐漸變?yōu)榧t棕色．溫度由T1繼續(xù)升高到T₂的過程中，氣體逐漸變?yōu)闊o色．若保持T₂，增大壓強，氣體逐漸變?yōu)榧t棕色．氣體的物質(zhì)的量n隨溫度T變化的關(guān)系如圖2所示．
①溫度在T₁-T₂之間，反應的化學方程式是2NO₂?2NO+O₂．
②溫度在T₂-T₃之間，氣體的平均相對分子質(zhì)量是（保留1位小數(shù)）30.7．

Answer 1

分析 （1）（2）X、Y、Z、W為含有相同電子數(shù)的分子或離子，均由原子序數(shù)小于10的元素組成，考慮為10電子微粒，通常狀況下，W為無色液體判斷為H₂O；X有5個原子核，發(fā)生反應X+Y$\stackrel{△}{→}$Z+W，飲食NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，推斷X為NH₄⁺、Y為OH^-、Z為NH₃；
（3）裝置用來制備NO并驗證其還原性，先制備無氧氣操作狀態(tài)下制得的NO，為了更好的驗證一氧化氮氣體的還原性，白磷燃燒消耗掉氧氣，氫氧化鈉吸收空氣中的二氧化碳和生成的五氧化二磷，再滴入硝酸和銅反應生成一氧化氮無色氣體；驗證一氧化氮的還原性可以打開止水夾使空氣進入到廣口瓶，一氧化氮遇到氧氣會被氧化為二氧化氮；
（4）①溫度由T₁繼續(xù)升高到T₂的過程中，氣體逐漸變?yōu)闊o色，且混合氣體總的物質(zhì)的量增大，說明NO₂發(fā)生分解反應，應生成NO與O₂；
②溫度在T₂-T₃之間處于平衡狀態(tài)，平衡時混合氣體總的物質(zhì)的量為3mol，根據(jù)起始加入1molN₂O₄計算混合氣體總質(zhì)量，計算混合氣體的平均摩爾質(zhì)量確定平均相對分子質(zhì)量．

解答 解：（1）X、Y、Z、W為含有相同電子數(shù)的分子或離子，均由原子序數(shù)小于10的元素組成，考慮為10電子微粒，通常狀況下，W為無色液體判斷為H₂O；X有5個原子核，發(fā)生反應X+Y$\stackrel{△}{→}$Z+W，飲食NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，推斷X為NH₄⁺、Y為OH^-、Z為NH₃，Y的電子式為，
故答案為：；
（2）液態(tài)Z為NH₃與W為H₂O的電離相似，都可電離出電子數(shù)相同的兩種離子，液態(tài)NH₃的電離方程式是2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺，
，故答案為：2NH₃（l）?NH₂^-+NH₄⁺；
（3）裝置用來制備NO并驗證其還原性，先制備無氧氣操作狀態(tài)下制得的NO，為了更好的驗證一氧化氮氣體的還原性，白磷燃燒消耗掉氧氣，氫氧化鈉吸收空氣中的二氧化碳和生成的五氧化二磷，再滴入硝酸和銅反應生成一氧化氮無色氣體；驗證一氧化氮的還原性可以打開止水夾使空氣進入到廣口瓶，一氧化氮遇到氧氣會被氧化為二氧化氮，
①由上述分析可知，步驟c后還缺少的一步主要操作是：打開止水夾，通入少量氧氣，
故答案為：打開止水夾，通入少量氧氣；
②紅磷充分燃燒的產(chǎn)物為P₂O₅，與NaOH溶液反應的離子方程式是P₂O₅+6OH^-=2PO₄^3-+3H₂O，
故答案為：P₂O₅+6OH^-=2PO₄^3-+3H₂O；
③步驟c滴入稀硝酸后燒杯中，發(fā)生反應為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，現(xiàn)象是：Cu片逐漸溶解，有無色氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變?yōu)樗{色，
故答案為：Cu片逐漸溶解，有無色氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變?yōu)樗{色；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）①溫度由T₁繼續(xù)升高到T₂的過程中，氣體逐漸變?yōu)闊o色，且混合氣體總的物質(zhì)的量增大，說明NO₂發(fā)生分解反應，應生成NO與O₂，方程式為：2NO₂?2NO+O₂，
故答案為：2NO₂?2NO+O₂；
②溫度在T₂-T₃之間處于平衡狀態(tài)，平衡時混合氣體總的物質(zhì)的量為3mol，起始加入1molN₂O₄，故平衡混合氣體總質(zhì)量=1mol×92g/mol=92g，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量=$\frac{92g}{3mol}$=30.7g/mol，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為30.7，
故答案為：30.7．

點評 本題考查無機物推斷、化學實驗、化學平衡等，注意一氧化氮的制備應在沒有氧氣條件下進行，（4）中方程式的書寫為易錯點，學生容易認為NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄，忽略混合氣體物質(zhì)的量增大，題目難度中等．