Question

20．X、Y是相鄰周期、相鄰主族的短周期元素，且原子序數(shù)X＞Y．填寫下列空白：
（1）若X為金屬元素，Y為非金屬元素，Y₂H₄是一種重要有機化工原料．
①X單質(zhì)與Fe₂O₃反應(yīng)時，每消耗13.5g X放熱213kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是2Al（s）+Fe₂O₃（s）═2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=-852kJ•mol^-1；
②寫出實驗室制備Y₂H₄的化學(xué)方程式CH₃CH₂OH$→_{濃H_{2}SO_{4}}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）若X、Y元素的最高價氧化物的水化物都是強酸．為防止YO₂污染空氣，科學(xué)家尋求合適的化合物G和催化劑，以實現(xiàn)反應(yīng)：YO₂+G$→_{△}^{催化劑}$Y₂+H₂O+n Z（未配平，n可以為0）
①上述反應(yīng)式中的G不可能是B（填標(biāo)號）．
A．NH₃    B．CO    C．CH₃CH₂OH
②25℃時，往a mol•L^-1的YH₃的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L^-1H₂XO₄溶液（乙），當(dāng)甲與乙等體積混合時，溶液呈中性（設(shè)溫度不變），甲中溶質(zhì)的電離常數(shù)K_b=$\frac{1{0}^{-9}}{（0.5a-0.01）}$（用含a的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 X、Y是相鄰周期、相鄰主族的短周期元素，且原子序數(shù)X＞Y，X處于第三周期、Y處于第二周期．
Ⅰ．若X為金屬元素，Y為非金屬元素，則X為Al、Y為C元素，Y₂H₄為乙烯；
（1）①發(fā)生反應(yīng)：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，計算2molAl參加反應(yīng)放出熱量，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學(xué)方程式；
②實驗室利用乙醇在濃硫酸、170℃條件下發(fā)生消去反應(yīng)制備乙烯；
（2）若X、Y元素的最高價氧化物的水化物都是強酸，第二周期中只有N元素最高價含氧酸為強酸，故Y為N元素，則X為S元素；
①反應(yīng)中N元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，故G具有還原性，再結(jié)合元素守恒可知，G應(yīng)含有H元素；
②25℃時，往a mol•L^-1的NH₃的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L^-1H₂SO₄溶液（乙），根據(jù)電荷守恒：2c（SO₄^2-）+c（OH^-）=c（NH₄⁺）+c（H⁺），溶液顯中性時c（H⁺）=c（OH^-），則c（NH₄^））=2c（SO₄^2-），c（OH^-）=10^-7mol/L，等體積混合硫酸根離子的濃度變?yōu)樵瓉淼囊话�，則c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）=2×0.005mol•L^-1=0.01mol•L^-1，故混合后溶液中c（NH₃•H₂O）=0.5a mol•L^-1-0.01mol•L^-1=（0.5a-0.01）mol/L，又電離平衡常數(shù)K_b=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$．

解答 解：X、Y是相鄰周期、相鄰主族的短周期元素，且原子序數(shù)X＞Y，X處于第三周期、Y處于第二周期．
Ⅰ．若X為金屬元素，Y為非金屬元素，則X為Al、Y為C元素，Y₂H₄為乙烯；
（1）①發(fā)生反應(yīng)：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+Al₂O₃，每消耗13.5g Al放熱213kJ，則2molAl參加反應(yīng)放出熱量為213kJ×$\frac{2mol×27g/mol}{13.5g}$=852kJ，熱化學(xué)反應(yīng)方程式：2Al（s）+Fe₂O₃（s）═2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=-852kJ•mol^-1，
故答案為：2Al（s）+Fe₂O₃（s）═2Fe（s）+Al₂O₃（s）△H=-852kJ•mol^-1；
②實驗室利用乙醇在濃硫酸、170℃條件下發(fā)生消去反應(yīng)制備乙烯，反應(yīng)方程式為：CH₃CH₂OH$→_{濃H_{2}SO_{4}}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O，
故答案為：CH₃CH₂OH$→_{濃H_{2}SO_{4}}^{170℃}$CH₂=CH₂↑+H₂O；
（2）若X、Y元素的最高價氧化物的水化物都是強酸，第二周期中只有N元素最高價含氧酸為強酸，故Y為N元素，則X為S元素．
①反應(yīng)中N元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，故G具有還原性，再結(jié)合元素守恒可知，G應(yīng)含有H元素，所以G不可能是CO，故選：B；
②25℃時，往a mol•L^-1的NH₃的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L^-1H₂SO₄溶液（乙），根據(jù)電荷守恒：2c（SO₄^2-）+c（OH^-）=c（NH₄⁺）+c（H⁺），溶液顯中性時c（H⁺）=c（OH^-），則c（NH₄^））=2c（SO₄^2-），c（OH^-）=10^-7mol/L，等體積混合硫酸根離子的濃度變?yōu)樵瓉淼囊话�，則c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）=2×0.005mol•L^-1=0.01mol•L^-1，故混合后溶液中c（NH₃•H₂O）=0.5a mol•L^-1-0.01mol•L^-1=（0.5a-0.01）mol/L，又電離平衡常數(shù)K_b=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）×c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{0.01×1{0}^{-7}}{（0.5a-0.01）}$=$\frac{1{0}^{-9}}{（0.5a-0.01）}$，
故答案為：$\frac{1{0}^{-9}}{（0.5a-0.01）}$．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用，涉及熱化學(xué)方程式、氧化還原反應(yīng)、弱電解質(zhì)電離等，（2）中電離平衡常數(shù)計算為易錯點，關(guān)鍵是計算離子濃度，難度中等．