Question

18．U、V、W、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，U、Y在周期表中的相對位置如右表；U元素與氧元素能形成兩種無色氣體；W是地殼中含量最多的金屬元素．

U
		Y

（1）元素Z在周期表中位于VIIA族．我國首創(chuàng)以W組成的金屬-海水-空氣電池作為能源的新型海水標志燈，它以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使W組成的金屬不斷氧化而產(chǎn)生電流．只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光．則該電源負極反應(yīng)為Al-3e^-=Al³⁺．
（2）YO₂氣體通入BaCl₂和HNO₃的混合溶液，生成白色沉淀和無色氣體VO，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為3SO₂+2NO₃^-+3Ba²⁺+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4H⁺，由此可知YO₂和VO還原性較強的是（寫化學(xué)式）SO₂．
（3）V的最簡單氣態(tài)氫化物甲的水溶液顯堿性．
①在微電子工業(yè)中，甲的水溶液可作刻蝕劑H₂O₂的清除劑，所發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物不污染環(huán)境，其化學(xué)方程式為2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O．
②一定條件下，甲在固定體積的密閉容器中發(fā)生分解反應(yīng)（△H＞0）并達平衡后，僅改變下表中反應(yīng)條件x，該平衡體系中隨x遞增y遞增的是bc（填代號）．

選項	a	b	c	d
X	溫度	溫度	加入H2的物質(zhì)的量	加入甲的物質(zhì)的量
y	混合氣體的平均相對分子質(zhì)量	平衡常數(shù)K	混合氣體的密度	達平衡時的甲的轉(zhuǎn)化率

③溫度為T℃時，將2a molH₂和a molN₂放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%．則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為$\frac{4}{{a}^{2}}$．
④向含4mol V的最高價含氧酸的稀溶液中，逐漸加入Fe粉至過量．假設(shè)生成的氣體只有一種（VO），請在坐標系中畫出n（Fe²⁺）隨n（Fe）變化的示意圖．
（4）相同溫度下，等體積、物質(zhì)的量濃度都為0.1mol/L的KZ和CH₃COOK溶液的兩種溶液中，離子總數(shù)相比較A．（填代號）
A．前者多  B．一樣多C．后者多 D．無法判斷．

Answer 1

分析 U、V、W、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，W是地殼中含量最多的金屬元素，則W是Al元素，由U、Y在周期表中的相對位置如知，U為第二周期元素，U元素與氧元素能形成兩種無色氣體，則U是C元素，Y是S元素，Z的原子序數(shù)大于S元素且為短周期主族元素，所以Z是Cl元素，（3）中V的最簡單氣態(tài)氫化物甲的水溶液顯堿性，則V是N元素，甲是氨氣．
（1）主族元素原子最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等；Al、氧氣和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，Al易失電子作負極；
（2）SO₂氣體通入BaCl₂和HNO₃的混合溶液，生成白色沉淀和無色氣體NO，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸根離子和NO，硫酸根離子和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀，同一氧化還原反應(yīng)中還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性；
（3）①氨氣和雙氧水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮氣和水；
②一定條件下，甲在固定體積的密閉容器中發(fā)生分解反應(yīng)（△H＞0）并達平衡后，
a．該分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度促進分解，混合物的物質(zhì)的量增大；
b．升高溫度，促進氨氣分解；
c．加入氫氣，抑制氨氣分解，混合氣體質(zhì)量增大，容器體積不變，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$判斷；
d．加入氨氣，氨氣濃度增大，平衡向右移動，但氨氣轉(zhuǎn)化率減�。�
③溫度為T℃時，將2a molH₂和a molN₂放入0.5L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，計算平衡時各組分物質(zhì)的量濃度，代入K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；
④含有4mol硝酸的稀硝酸溶液中，逐漸加入Fe粉至過量，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O、2Fe（NO₃）₃+Fe=3Fe（NO₃）₂，4mol硝酸氧化鐵生成硝酸鐵時需要1molFe，硝酸鐵氧化鐵生成硝酸亞鐵時需要0.5mol鐵，最終生成亞鐵離子的物質(zhì)的量是1.5mol；
相同溫度下，等體積、物質(zhì)的量濃度都為0.1mol/L的KCl和CH₃COOK溶液的兩種溶液中，KCl中存在c（K⁺）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（Cl^-），CH₃COOK溶液中存在C（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（K⁺），醋酸鉀溶液呈堿性、氯化鉀溶液呈中性，兩種溶液中鉀離子濃度相等，據(jù)此判斷．

解答 解：U、V、W、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，W是地殼中含量最多的金屬元素，則W是Al元素，由U、Y在周期表中的相對位置如知，U為第二周期元素，U元素與氧元素能形成兩種無色氣體，則U是C元素，Y是S元素，Z的原子序數(shù)大于S元素且為短周期主族元素，所以Z是Cl元素，（3）中V的最簡單氣態(tài)氫化物甲的水溶液顯堿性，則V是N元素，甲是氨氣．
（1）Z為Cl元素，其原子核外有3個電子層、最外層有7個電子，主族元素原子電子層數(shù)與周期數(shù)相等、最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等，所以Cl元素位于第三周期第VIIA族；
該原電池中Al易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負極，電極反應(yīng)式為Al-3e^-=Al³⁺，
故答案為：VIIA族；Al-3e^-=Al³⁺；
（2）SO₂氣體通入BaCl₂和HNO₃的混合溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋇和NO，反應(yīng)離子方程式為：3SO₂+2NO₃^-+3Ba²⁺+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4H⁺，同一氧化還原反應(yīng)中，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，該反應(yīng)中二氧化硫是還原劑、NO是還原產(chǎn)物，所以還原性二氧化硫較強，
故答案為：3SO₂+2NO₃^-+3Ba²⁺+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO+4H⁺；SO₂；
（3）①在微電子工業(yè)中，甲的水溶液可作刻蝕劑H₂O₂的清除劑，所發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物不污染環(huán)境，說明二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮氣和水，反應(yīng)方程式為2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃+3H₂O₂=N₂+6H₂O；
②一定條件下，甲在固定體積的密閉容器中發(fā)生分解反應(yīng)2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H＞0，
a．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，氣體的物質(zhì)的量增大、氣體質(zhì)量不變，所以其相對分子質(zhì)量減小，故錯誤；
b．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度改變平衡常數(shù)改變，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，則平衡常數(shù)增大，故正確；
c．加入氫氣，混合氣體質(zhì)量增大、但容器體積不變，其密度增大，故正確；
d．加入氨氣，平衡向正反應(yīng)方向移動，但其轉(zhuǎn)化率減小，故錯誤；
故選bc；
③溫度為T℃時，將2a molH₂和a molN₂放入0.5L密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%，則參加反應(yīng)N₂的物質(zhì)的量為0.5amol，參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量=1.5amol、生成氨氣的物質(zhì)的量為amol，則平衡體系中c（N₂）=$\frac{（1-0.5a）mol}{0.5L}$=amol/L、c（H₂）=$\frac{（2a-1.5a）mol}{0.5L}$=amol/L、c（NH₃）=$\frac{amol}{0.5L}$=2amol/L，
則化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{（2a）^{2}}{a×{a}^{3}}$=$\frac{4}{{a}^{2}}$，
故答案為：$\frac{4}{{a}^{2}}$；
④向含4mol稀硝酸溶液中逐漸加入Fe粉至過量，F(xiàn)e先和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵和NO，當(dāng)硝酸完全反應(yīng)后，F(xiàn)e再和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，發(fā)生的反應(yīng)為Fe+NO₃^-+4H⁺=Fe³⁺+NO↑+2H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，根據(jù)方程式知，4mol硝酸能溶解1molFe，同時生成1mol鐵離子、1molNO，1molFe離子能被0.5molFe還原，此時沒有NO產(chǎn)生，所以其圖象為，
故答案為：；
（4）相同溫度下，等體積、物質(zhì)的量濃度都為0.1mol/L的KCl和CH₃COOK溶液的兩種溶液中，根據(jù)電荷守恒得c（H⁺）+c（K⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）、c（H⁺）+c（K⁺）=C（CH₃COO^-）+c（OH^-），醋酸根離子水解、氯離子不水解，所以兩種溶液中氫離子濃度：KCl＞CH₃COOK，兩種溶液中鉀離子濃度相等，溶液體積相等，所以離子總數(shù)KCl＞CH₃COOK，故選：A．

點評 本題考查位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)相互關(guān)系應(yīng)用、離子總數(shù)大小比較、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)計算、原電池原理、化學(xué)計算等知識點，題目綜合性強，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)．