Question

5．A、B、C、D為中學化學中常見的四種氣體單質(zhì)．
（1）已知在空氣中A約21%、C約78% （均為體積分數(shù)）；D在標準狀況下的密度為3.170g/L．分別寫出A、C、D的化學式：AO₂、CN₂、DCl₂．SO₂通入D的水溶液中，可以發(fā)生氧化還原反應，其化學方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄．
（2）在一定條件下B與A、C、D化合分別生成甲、乙、丙．已知甲、乙分子中含有的電子數(shù)均與Na⁺相同；乙與丙可化合生成一種離子化合物．甲、乙的化學式是：甲H₂O、乙NH₃；丙的電子式是：．
（3）乙可以發(fā)生如下所示一系列轉(zhuǎn)化（無關物質(zhì)及反應條件已略）乙$\stackrel{A}{→}$X$\stackrel{A}{→}$Y$\stackrel{甲}{→}$Z．單質(zhì)A與化合物乙反應的化學方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．Z的稀溶液與過量鐵粉反應，當反應中有1.806×10²⁴個電子轉(zhuǎn)移時，被還原的Z物質(zhì)的量是1mol．
（4）將單質(zhì)B、C按體積比為3：1混合分別裝入盛有催化劑的密閉容器Ⅰ和Ⅱ中（容積相同），若反應過程中容器Ⅰ保持溫度和壓強不變，容器Ⅱ保持溫度和容積不變，當反應達平衡時，容器Ⅰ內(nèi)氣體的密度大于容器Ⅱ的密度（填“大于”、“小于”或“等于”），理由是：該反應是氣體總物質(zhì)的量減小的反應，總質(zhì)量不變，若保持溫度和容積不變，混合氣體密度不變．若保持溫度和壓強不變，混合氣體的體積變小，密度增大．在容器Ⅰ中，當反應達平衡時，容積變?yōu)槠鹗紩r的$\frac{7}{8}$，則C的轉(zhuǎn)化率為25%．

Answer 1

分析 （1）已知在空氣中A約21%、C約78% （均為體積分數(shù)），則A為O₂、C為N₂，D在標準狀況下的密度為3.170g/L，相對分子質(zhì)量為3.17×22.4=71，則D為Cl₂；
（2）在一定條件下B與A、C、D化合分別生成甲、乙、丙．已知甲、乙分子中含有的電子數(shù)均與Na⁺相同；乙與丙可化合生成一種離子化合物，則B為H₂，甲為H₂O、乙為NH₃，丙為HCl；
（3）乙可以發(fā)生如下所示一系列轉(zhuǎn)化：乙$\stackrel{A}{→}$X$\stackrel{A}{→}$Y$\stackrel{甲}{→}$Z，則X為NO、Y為NO₃、Z為HNO₃，Z的稀溶液與過量鐵粉發(fā)生反應：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（4）發(fā)生反應：N₂+3H₂?2NH₃，該反應是氣體物質(zhì)的量減小的反應，總質(zhì)量不變，若保持溫度和容積不變，混合氣體密度不變．若保持溫度和壓強不變，混合氣體的體積變小，密度增大；
設氫氣、氮氣物質(zhì)的量分別為3mol、1mol，在容器Ⅰ中，當反應達平衡時，容積變?yōu)槠鹗紩r的$\frac{7}{8}$，則此時混合物氣體物質(zhì)的量為起始的$\frac{7}{8}$，由方程式可知1mol氮氣反應時總物質(zhì)的量減少2mol，計算參加反應氮氣物質(zhì)的量，進而計算氮氣轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（1）已知在空氣中A約21%、C約78% （均為體積分數(shù)），則A為O₂、C為N₂，D在標準狀況下的密度為3.170g/L，相對分子質(zhì)量為3.17×22.4=71，則D為Cl₂，SO₂通入Cl₂的水溶液中，可以發(fā)生氧化還原反應，其化學方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄，
故答案為：O₂；N₂；Cl₂；SO₂+Cl₂+2H₂O=2HCl+H₂SO₄；
（2）在一定條件下B與A、C、D化合分別生成甲、乙、丙．已知甲、乙分子中含有的電子數(shù)均與Na⁺相同；乙與丙可化合生成一種離子化合物，則B為H₂，甲為H₂O、乙為NH₃，丙為HCl，丙的電子式是：，
故答案為：H₂O；NH₃；；
（3）乙可以發(fā)生如下所示一系列轉(zhuǎn)化：乙$\stackrel{A}{→}$X$\stackrel{A}{→}$Y$\stackrel{甲}{→}$Z，則X為NO、Y為NO₃、Z為HNO₃，單質(zhì)A與化合物乙反應的化學方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，Z的稀溶液與過量鐵粉發(fā)生反應：3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，當反應中有1.806×10²⁴個電子轉(zhuǎn)移時，即轉(zhuǎn)移電子為3mol，被還原的硝酸生成NO，由N元素守恒可知被還原的硝酸為$\frac{3mol}{5-2}$=1mol
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；1；
（4）發(fā)生反應：N₂+3H₂?2NH₃，該反應是氣體總物質(zhì)的量減小的反應，總質(zhì)量不變，若保持溫度和容積不變，混合氣體密度不變．若保持溫度和壓強不變，混合氣體的體積變小，密度增大，故當反應達平衡時，容器Ⅰ內(nèi)氣體的密度大于容器Ⅱ的密度；
設氫氣、氮氣物質(zhì)的量分別為3mol、1mol，在容器Ⅰ中，當反應達平衡時，容積變?yōu)槠鹗紩r的$\frac{7}{8}$，則此時混合物氣體物質(zhì)的量為起始的$\frac{7}{8}$，平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為（3+1）mol×$\frac{7}{8}$=3.5mol，由方程式可知1mol氮氣反應時總物質(zhì)的量減少2mol，則參加反應氮氣物質(zhì)的量為$\frac{1mol}{2mol}$×（4-3.5）mol=0.25mol，故氮氣轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.25mol}{1mol}$×1005=25%，
故答案為：大于；該反應是氣體總物質(zhì)的量減小的反應，總質(zhì)量不變，若保持溫度和容積不變，混合氣體密度不變．若保持溫度和壓強不變，混合氣體的體積變小，密度增大；25%．

點評 本題考查無機物推斷，需要學生熟練掌握元素化合物知識，是對學生綜合能力的考查，難度中等．