Question

X、Y、Z、W均為含有10電子的微粒，W為離子，X、Y、Z為分子，且X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3：4．
（1）X的電子式______；若實驗室用如圖所示裝置制取X，則制取X的化學反應方程式為______．
（2）已知：W+X+H₂O→白色沉淀，為進一步確定W，進行如下實驗，請補全實驗操作、現(xiàn)象和結論：取上述白色沉淀少量置于試管中，______．
（3）常溫下，取10ml pH=a的Y的稀溶液，加水稀釋時pH隨溶液體積的變化如圖所示，則Y的化學式為______，下列敘述正確的是______

①Y溶于水部分電離
②稀釋后所有離子的濃度均減小
③Y的水溶液通常保存在玻璃瓶中
④稀釋后，陰離子的物質的量濃度之和增大
（4）已知H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol．現(xiàn)有Z和H₂ 的混合氣體共0.2mol，與O₂完全燃燒生成H₂O（l）和CO₂（g），轉移電子的物質的量為1.0mol，放出的熱量為117.6kJ．寫出Z完全燃燒的熱化學反應方程式______．寫出Z和O₂在KOH溶液中構成燃料電池的負極的電極反應式______．

Answer 1

解：（1）10個電子的微粒有：分子：CH₄、NH₃、H₂O、HF、Ne；陰離子：N^3-、O^2-、F^-、OH^-、NH₂^-；
陽離子：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H₃O⁺．
根據(jù)X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3：4，即可確定X為NH₃，含有3對共用電子對；Z為CH₄，含有4對共用電子對．
實驗室制取氨氣的原理為：氨鹽+堿氨氣，氨鹽通常用NH₄Cl，堿通常用Ca（OH）₂．
則X的電子式：，實驗室制取氨氣的方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄ClCaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
故答案為：；Ca（OH）₂+2NH₄ClCaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）根據(jù)W+X+H₂O→白色沉淀，W為離子，X為NH₃，溶于水即得氨水，能與氨水反應生成白色沉淀的離子W可能為
Mg²⁺、Al³⁺，生成的白色沉淀可能為Mg（OH）₂、Al（OH）₃，Mg（OH）₂白色沉淀不與NaOH反應，Al（OH）₃白色沉淀與
NaOH反應，方程式為：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，使白色沉淀消失．所以為進一步確定W離子，只需取上述白色沉淀少量置于試管中，加氫氧化鈉溶液，觀察是否溶解，若能溶解則W是Al³⁺，若不能溶解則W是Mg²⁺．
故答案為：加入氫氧化鈉溶液（或足量氫氧化鈉溶液），若觀察到白色沉淀溶解（或白色沉淀全部溶解），則證明W為Al³⁺；若觀察到白色沉淀不溶解，則證明W為Mg²⁺；
（3）根據(jù)Y為分子，且常溫下取10ml pH=a的Y的稀溶液，加水稀釋時pH隨溶液體積的變化而增大，
稀釋至1000ml時PH＜a+2，則Y的水溶液為弱酸，即為氫氟酸，Y化學式為HF．
下列敘述中①Y溶于水部分電離，由于氫氟酸為弱酸，是弱電解質，所以電離程度為部分電離．故①正確；
②稀釋后所有離子的濃度均減小，由于溶液體積增大，c（H⁺）、c（F^-）都減小，而溶液中c（H⁺）?c（OH^-）═10^-14是一個恒定的值，C（H⁺）減小，則C（OH^-）增大，故②錯誤；
③Y的水溶液通常保存在玻璃瓶中，由于氫氟酸能與玻璃反應，方程式為：SiO₂+4HF═SiF₄+2H₂O，所以不能保存在玻璃瓶中，故③錯誤；
④稀釋后，陰離子的物質的量濃度之和增大，根據(jù)溶液中電荷守恒：C（H⁺）═C（F^-）+C（OH^-），而C（H⁺）減小，所以陰離子的物質的量濃度之和也減小，故④錯誤．
故答案為：HF；①；
（4）已知H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol．其熱化學方程式為：H₂（g）+O₂（g）H₂O（l）；△H═-285.8kJ/mol．
Z為CH₄，其燃燒化學方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）
設混合氣體中H₂的物質的量為x，CH₄的物質的量為y，
1molH₂轉移電子的物質的量為2mol，CH₄中碳為-4價，CO₂中碳為+4價，則1molCH₄轉移電子的物質的量為8mol，
H₂（g）+O₂（g）H₂O（l）；△H═-285.8kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）
則：
解得：
即0.1molH₂放出的熱量為28.58kJ，0.1molCH₄放出的熱量為117.6kJ-28.58kJ，為89.02 kJ，
則1molCH₄放出的熱量為890.2 kJ，故熱化學方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-890.2 kJ/mol．
CH₄中碳元素化合價為-4價，燃燒轉變?yōu)镃O₂中碳為+4價，失去8e^-，同時在KOH溶液中反應轉變?yōu)镃O₃^2-和H₂O，結合電荷守恒配平可得電極反應式：CH₄-8e^-+10 OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-890.2 kJ/mol；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．
分析：（1）10個電子的微粒有：分子：CH₄、NH₃、H₂O、HF、Ne；陰離子：N^3-、O^2-、F^-、OH^-、NH₂^-； 陽離子：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H₃O⁺，根據(jù)X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3：4，即可確定X為NH₃，含有3對共用電子對；Z為CH₄，含有4對共用電子對，實驗室制取氨氣的原理為：氨鹽+堿氨氣，氨鹽通常用NH₄Cl，堿通常用Ca（OH）₂；
（2）根據(jù)W+X+H₂O→白色沉淀，W為離子，X為NH₃，溶于水即得氨水，能與氨水反應生成白色沉淀的離子W可能為
Mg²⁺、Al³⁺，為進一步確定W，只需取上述白色沉淀少量置于試管中，加氫氧化鈉溶液，觀察是否溶解；
（3）根據(jù)Y為分子，且常溫下取10ml pH=a的Y的稀溶液，加水稀釋時pH隨溶液體積的變化而增大，
稀釋至1000ml時PH＜a+2，則Y的水溶液為弱酸，即為氫氟酸，Y化學式為HF．
（4）根據(jù)H₂的燃燒方程式和CH₄的燃燒方程式，結合已知條件計算求解．
點評：本題考查10電子微粒、氨氣的實驗室制法、Mg²⁺和Al³⁺的檢驗、弱酸的電離、離子守恒、熱化學方程式的計算等內容，難度中等，解題時需抓住10電子微粒進行推斷，結合相關知識，尤其是弱酸的電離和離子的電荷守恒，綜合運用進行解題．