Question

【題目】A、B、C、D為短周期元素，核電荷數(shù)依次增大，且A、B、C三種元素的原子核外電子層數(shù)之和為5。已知A是原子結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的元素；B元素原子最外層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍；A和C之間可形成A2C和A2C2兩種化合物；D在同周期主族元素中原子半徑最大，請(qǐng)回答下列問題。

(1)C元素在元素周期表中的位置是____________；C、D兩種元素所形成的簡(jiǎn)單離子，離子半徑由大到小的順序是________________。(用離子符號(hào)表示)

(2)寫出A2C2的電子式__________。

(3)在恒溫下，體積為2 L的恒容容器中加入一定量的B單質(zhì)和1 mol A2C蒸汽，發(fā)生：B(s)＋A2C(g) BC(g)＋A2(g)。2 min后，容器的壓強(qiáng)增加了20%，則2 min內(nèi)A2C的反應(yīng)速率為________。一段時(shí)間后達(dá)到平衡，下列說法正確的是__________。

A.增加B單質(zhì)的量，反應(yīng)速率加快

B.恒溫恒容時(shí)在該容器中通入Ar，反應(yīng)速率加快

C.氣體的密度不再變化可以判斷該反應(yīng)達(dá)到了平衡

D.2 min時(shí)，A2C的轉(zhuǎn)化率為80%

E.氣體的平均摩爾質(zhì)量不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡

(4)BC與C2在DCA溶液中可形成一種燃料電池。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：___________。

(5)將0.2 mol D2C2投入到含有0.1 mol FeCl2的水溶液中恰好充分反應(yīng)，反應(yīng)的總化學(xué)方程式為：______________________________________________。

Answer 1

【答案】 第二周期VIA族 O2－>Na＋ 0.05 mol/(L·min) CE CO＋4OH－－2e－==CO32-＋2H2O 8Na2O2＋4FeCl2＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8NaOH＋8NaCl＋3O2↑

【解析】A、B、C、D為短周期元素,核電荷數(shù)依次增大,A是原子結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的元素,故A為氫,屬于第一周期,A、B、C三種元素的原子核外電子層數(shù)之和為5,故B、C只能處于第二周期,B元素原子最外層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍,最外層電子數(shù)為4,則B為碳元素,A和C之間可形成A2C和A2C2兩種化合物,故C為氧元素;D在同周期主族元素中原子半徑最大,處于IA族,原子序數(shù)大于氧,故D為Na。
(1)根據(jù)以上分析，C為氧元素,在元素周期表中的位置是第二周期第VIA族, C、D兩種元素所形成的簡(jiǎn)單離子分別為O2－、Na＋,二者電子層結(jié)構(gòu)相同,核電荷數(shù)越大離子半徑越小,故離子半徑由大到小的順序是: O2－、Na＋,
因此，本題正確答案是:第二周期第VIA族；O2－、Na＋；
(2)H2O2的電子式為

因此，本題正確答案是：；
(3)設(shè)轉(zhuǎn)化的水的物質(zhì)的量為amol,則
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
開始(mol) 1 0 0
轉(zhuǎn)化(mol) a a a
平衡(mol) 1-a a a
2min后，容器的壓強(qiáng)增加了20%，則1mol(1+20%)=1+a,解a=0.2,故2min內(nèi)H2O的反應(yīng)速率為=0.05 mol/(L·min)；
A.增加固體單質(zhì)的量,不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率,故A錯(cuò)誤；
B.恒溫恒容時(shí)在該容器中通入Ar,不改變反應(yīng)中各種物質(zhì)的濃度,故化學(xué)反應(yīng)速率不變,故B錯(cuò)誤；
C.隨反應(yīng)過程中,混合氣體的質(zhì)量增大,容器體積不變,混合氣體密度增大,密度不再變化可以判斷該反應(yīng)達(dá)到了平衡,所以C選項(xiàng)是正確的；
D.2 min時(shí)，H2O的轉(zhuǎn)化率為100%=20%，故D錯(cuò)誤；
E.1mol水反應(yīng)得到1mol、1mol氫氣,生成物的平均相對(duì)分子質(zhì)量為15,故混合氣體中平均相對(duì)分子質(zhì)量減小,平均相對(duì)分子質(zhì)量不變說明到達(dá)平衡，故E正確。
因此，本題正確答案是：0.05 mol/(L·min)；CE；
(4)CO燃燒生成二氧化碳,二氧化碳與堿反應(yīng)生成碳酸根,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),故燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為：CO＋4OH－－2e－==CO32-＋2H2O,
因此，本題正確答案是：CO＋4OH－－2e－==CO32-＋2H2O；
(5) 將0.2 mol D2C2投入到含有0.1 mol FeCl2的水溶液中恰好充分反應(yīng)，過氧化鈉反應(yīng)得到0.4molNaOH、0.1molO2，0.1molFeCl2反應(yīng)消耗0.2molNaOH，得到0.1molFe(OH)2，剩余0.2molNaOH，0.1molFe(OH)2轉(zhuǎn)化為0.1molFe(OH)3消耗氧氣為=0.025mol,則剩余0.075molO2,反應(yīng)的總的化學(xué)方程式為: 8Na2O2＋4FeCl2＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8NaOH＋8NaCl＋3O2↑

因此，本題正確答案是：8Na2O2＋4FeCl2＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋8NaOH＋8NaCl＋3O2↑。