Question

甲、乙、丙、丁、戊均為中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的單質(zhì)或化合物，且均含有同一種非金屬元素R，在一定條件下其轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1所示．

Ⅰ．若甲、乙、丙、丁均為氣體，甲、丙為常見(jiàn)大氣污染物，且甲與丙的相對(duì)分子質(zhì)量相差16，乙分子是一種10e^-微粒，丁為空氣的主要成分之一．
（1）乙的空間構(gòu)型為

 

，丁的電子式為

 

．
（2）戊的稀溶液能跟過(guò)量鐵粉反應(yīng)，其離子方程式為

 

．
Ⅱ．若上述五種物質(zhì)含有不同的官能團(tuán)，丁為帶水果香味的液體，乙和丁均能在堿性條件下生成甲，戊是一種無(wú)色氣體，相同條件下相對(duì)H₂的密度為14．
（1）寫(xiě)出由甲生成戊的化學(xué)方程式

 

，
（2）甲的一種同系物X（相對(duì)分子質(zhì)量比甲�。�，對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染，可用電化學(xué)法消除這種污染，其原理是通電后，將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺作氧化劑把水中的X氧化成CO₂而凈化．實(shí)驗(yàn)室用圖2裝置模擬上述過(guò)程：
①完成除去X的離子方程式：6Co³⁺+

 

+H₂O═CO₂↑+6Co²⁺+

 

②若裝置中的電源為甲烷-空氣-KOH溶液的燃料電池，則凈化含1mol X的水，理論上該燃料電池需消耗KOH

 

mol．
③以CH₄和H₂O為原料，通過(guò)下列反應(yīng)來(lái)制備X．
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.0kJ?mol^-1
CO（g）+2H₂（g）═X（g）△H=-129.0kJ?mol^-1
寫(xiě)出CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成X（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：無(wú)機(jī)物的推斷,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,有機(jī)物的推斷

專(zhuān)題：推斷題,化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：Ⅰ．甲與丙為常見(jiàn)大氣污染物，且甲與丙的相對(duì)分子質(zhì)量相差16，則甲應(yīng)為NO，丙為NO₂，丁為空氣的主要成分之一，應(yīng)為N₂，則乙為NH₃，戊的稀溶液能跟過(guò)量鐵粉反應(yīng)，且能生成NO，應(yīng)為HNO₃；
Ⅱ．丁為帶水果香味的液體，應(yīng)為酯類(lèi)物質(zhì)，乙和丁均能在堿性條件下生成甲，戊是一種無(wú)色氣體，相同條件下相對(duì)H₂的密度為14，應(yīng)為CH₂=CH₂，則甲為CH₃CH₂OH，乙應(yīng)為氯代烴，結(jié)合對(duì)應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)以及題目要求解答該題．

解答： 解：Ⅰ．甲與丙為常見(jiàn)大氣污染物，且甲與丙的相對(duì)分子質(zhì)量相差16，則甲應(yīng)為NO，丙為NO₂，丁為空氣的主要成分之一，應(yīng)為N₂，則乙為NH₃，戊的稀溶液能跟過(guò)量鐵粉反應(yīng)，且能生成NO，應(yīng)為HNO₃，
（1）丁為N₂，電子式為，乙為NH₃，為三角錐形分子，故答案為：三角錐形；；
（2）稀硝酸與過(guò)量鐵粉反應(yīng)生成硝酸亞鐵和NO氣體，反應(yīng)的離子方程式為3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Fe+8H⁺+2NO₃^-═3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O；
Ⅱ．丁為帶水果香味的液體，應(yīng)為酯類(lèi)物質(zhì)，乙和丁均能在堿性條件下生成甲，戊是一種無(wú)色氣體，相同條件下相對(duì)H₂的密度為14，應(yīng)為CH₂=CH₂，則甲為CH₃CH₂OH，乙應(yīng)為氯代烴，
（1）乙醇在濃硫酸作用下加熱至170℃可生成乙烯，反應(yīng)的方程式為CH₃CH₂OH

濃硫酸

170℃

CH₂=CH₂↑+H₂O，
故答案為：CH₃CH₂OH

濃硫酸

170℃

CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）①甲為CH₃CH₂OH，對(duì)應(yīng)的最簡(jiǎn)單的同系物為CH₃OH，反應(yīng)中Co元素化合價(jià)由+3價(jià)降低到+2價(jià)，C元素化合價(jià)由-2價(jià)升高到+4價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為6Co³⁺+CH₃OH+H₂O═CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺，
故答案為：CH₃OH；6H⁺；
②甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池的總反應(yīng)方程式為2CH₃OH+3O₂+4KOH═2K₂CO₃+6H₂O，CH₃OH與KOH的物質(zhì)的量之比為1：2，1molCH₃OH反應(yīng)，應(yīng)有2molKOH參與反應(yīng)．
故答案為：2；
③已知：I：CH₄ （g）+H₂O （g）=CO （g）+3H₂ （g）△H=+206.0kJ?mol^-1，
II：CO （g）+2H₂ （g）=CH₃OH （g）△H=-129.0kJ?mol^-1，
依據(jù)蓋斯定律，Ⅰ+Ⅱ得到：CH₄（g）+H₂O（g）=CH₃OH （g）+H₂（g））△H=+77kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）═CH₃OH（g）+H₂（g）△H=+77.0 kJ?mol^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查無(wú)機(jī)物的推斷和有機(jī)物的推斷，注意把握物質(zhì)的特征性質(zhì)，為解答該題的關(guān)鍵，注意把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，題目難度中等．