Question

5．A、B、C、D、E、F、G、H八種短周期主族元素，原子序數依次增大．A元素的一種核素質子數與質量數在數值上相等；B的單質分子中有三對共用電子；C、G同主族，且核電荷數之比為1：2；D的單質能與冷水劇烈反應，所得強堿性溶液中含有兩種電子數相同的陰、陽離子；E元素原子最外層電子數是G元素原子最外層電子數的一半；F的最外層電子數是內層電子總數的一半．試回答下列問題：
（1）C、D、H組成的化合物W是家用消毒劑的主要成分，W的溶液呈堿性，用離子方程式解釋其原因ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；起消毒作用的微粒結構式為H-O-Cl．
（2）含B的四原子分子I與D的單質和水反應所得的陰離子電子數相等，I的分子空間構型為三角錐型，它屬于極性分子（填“極性”或“非極性”）；請比較I與FA₃的沸點高低并加以解釋NH₃的沸點高于PH₃，因為NH₃分子間存在氫鍵．
（3）常溫時，39g C、D按原子個數比1：l形成的化合物X與足量CO₂反應放出Q kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式；2Na₂O₂（s）+2CO₂（g）=2Na₂CO₃（s）+O₂（g）；△H=-4Q kJ•mol^-1用D₂C₂在酸性條件下處理含CB^-（此C是碳）的工業(yè)廢水，將得到B的單質及CO₂（二氧化碳）等物質，請寫出該反應的離子方程式5Na₂O+2CN^-+12H⁺=2CO₂↑+N₂↑+10Na⁺+6H₂O．
（4）甲是Na₂CO₃，乙、丙分別是E、G兩種元素最高價含氧酸的鈉鹽，甲、乙都能與丙發(fā)生反應，且丙用量不同，反應的產物不同．回答問題：
①向丙溶液中緩慢滴加過量的乙溶液過程中發(fā)生反應的離子方程式4H⁺+AlO₂^-=Al³⁺+2H₂O，Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓．
②向甲溶液中緩慢滴加等物質的量的丙溶液后，所得溶液中離子濃度由大到小的順序為c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）．
（5）取一定質量含Cu、Cu₂O和CuO的固體混合物，將其分成兩等份并進行圖1轉化：已知Y是B的最高價氧化物對應的水化物，Z是BC的氣體．則轉化過程中所加稀Y的物質的量濃度為4mol/L

（6）由上面八種元素中一些元素組成P、Q、M、N四種物質，可以在如圖2所示裝置發(fā)生下列反應：
3P（g）+2Q（g）?M（g）+2N（g）；△H＜0，當關閉閥門K時，
向丁中充入1mol P、4mol Q，向戊中充入2mol P、8mol Q，起始時，丁、戊體積均為V  L．在相同溫度和有催化劑存在的條件下，達到平衡（Ⅰ）時，V（丁）=0.88V  L．請回答：
①丁中Q的轉化率為15%；
②丁中N和戊中M的物質的量比較：后者大（填“相等”、“前者大”、“后者大”）；
③打開K，過一段時間重新達平衡（Ⅱ）時，丁的體積為1.64VL（用含V的代數式表示，連通管中氣體體積忽略不計．）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G、H八種短周期主族元素，原子序數依次增大，A元素的一種核素質子數與質量數在數值上相等，則A是H元素；B的單質分子中有三對共用電子，為N元素；
C、G同主族，且核電荷數之比為1：2，C為O元素、G為S元素；
D的單質能與冷水劇烈反應，所得強堿性溶液中含有兩種電子數相同的陰、陽離子，則D是Na元素；E元素原子最外層電子數是G元素原子最外層電子數的一半，為Al元素；F的最外層電子數是內層電子總數的一半，為P元素；
（1）形成的W是NaClO，NaClO是強堿弱酸鹽，水解呈堿性；起消毒作用的是HClO；
（2）鈉和水反應生成鈉離子和氫氧根是10電子，10電子的四原子是NH₃，氨氣分子為三角錐形結構，為極性分子；含有氫鍵的氫化物熔沸點較高；
（3）常溫時，39g O、Na按原子個數比1：l形成的化合物Na₂O₂與足量CO₂反應放出Q kJ的熱量，39g過氧化鈉的物質的量是0.5mol，0.5mol過氧化鈉反應放出QkJ熱量，則2mol過氧化鈉完全反應放出4QkJ熱量；
用Na₂O₂在酸性條件下處理含CN^-（此C是碳）的工業(yè)廢水，將得到N₂及CO₂（二氧化碳）等物質，根據反應物和生成物書寫離子方程式；
（4）甲是Na₂CO₃，乙、丙分別是E、G兩種元素最高價含氧酸的鈉鹽，甲、乙都能與丙發(fā)生反應，且丙用量不同，則乙、丙分別是偏鋁酸鈉、硫酸氫鈉；
①向NaHSO₄溶液中緩慢滴加過量的NaAlO₂溶液，由于開始時NaHSO₄過量，所以先發(fā)生4H⁺+AlO₂^-=Al ³⁺+2H₂O，當將NaHSO₄反應完之后，再發(fā)生Al ³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓；
②向Na₂CO₃溶液中緩慢滴加等物質的量的NaHSO₄溶液后，溶液中存在的物質是NaHCO₃和Na₂SO₄．HCO₃^-水解使溶液顯堿性，HCO₃^-電離產生H⁺和CO₃^2-，加上水電離產生的H⁺，使得c（H⁺）＞c（CO₃^2-）；
（5）CuO、Cu₂O被氫氣還原得到Cu和水，參與反應的HNO₃中化合價降低的硝酸根、氫原子和Cu、Cu₂O和CuO的固體混合物的氧原子生成了NO 和H₂O，n（NO）=0.2mol，化合價降低n（NO₃^-）=0.2mol
利用O原子守恒．n（NO₃^-的氧原子）×3+n（固體混合物的氧原子）=n（NO的氧原子）+n（H₂O的氧原子），n（H₂O）=1mol，n（H₂O的H）=2mol，
利用H原子守恒進行計算；
（6）①同溫同壓下，體積之比等于物質的量之比，n（丁反應前）/n（丁反應達平衡時）=V L/0.88V L n（丁反應達平衡時）=4.4mol；
1-3X+（4-2X）+X+2X=4.4 X=0.3 Q的轉化率=2X÷4=15%
②假設丁戊在同溫同壓下，向丁中充入1mol P、4mol Q，向戊中充入2mol P、8mol Q，是等效平衡，丁中N和戊中M的物質的量相等，那時戊的體積應該是1.76V，但實際上只有V，所以相當于壓縮了戊的體積，平衡朝生成M的方向移動；
③在同溫同壓下，丁中充入1mol P、4mol Q，和相當于向戊丁連接器中充入3mol P、12mol Q，是等效平衡，最后達平衡時，連接器的體積是充入1mol P、4mol Q達平衡體積的三倍．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G、H八種短周期主族元素，原子序數依次增大，A元素的一種核素質子數與質量數在數值上相等，則A是H元素；B的單質分子中有三對共用電子，為N元素；
C、G同主族，且核電荷數之比為1：2，C為O元素、G為S元素；
D的單質能與冷水劇烈反應，所得強堿性溶液中含有兩種電子數相同的陰、陽離子，則D是Na元素；E元素原子最外層電子數是G元素原子最外層電子數的一半，為Al元素；F的最外層電子數是內層電子總數的一半，為P元素；
（1）形成的W是NaClO，NaClO是強堿弱酸鹽，水解呈堿性，水解方程式為ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；起消毒作用的是HClO，結構式為H-O-Cl，
故答案為：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；H-O-Cl；
（2）鈉和水反應生成鈉離子和氫氧根是10電子，10電子的四原子是NH₃，氨氣分子為三角錐形結構，為氨氣分子正負電荷重心不重合，為極性分子；含有氫鍵的氫化物熔沸點較高，氨氣中存在氫鍵而磷化氫中不含氫鍵，所以氨氣熔沸點高于磷化氫，
故答案為：三角錐；極性；NH₃的沸點高于PH₃，因為NH₃分子間存在氫鍵；
（3）常溫時，39g O、Na按原子個數比1：l形成的化合物Na₂O₂與足量CO₂反應放出Q kJ的熱量，39g過氧化鈉的物質的量是0.5mol，0.5mol過氧化鈉反應放出QkJ熱量，則2mol過氧化鈉完全反應放出4QkJ熱量，熱化學方程式為2Na₂O₂（s）+2CO₂（g）=2Na₂CO₃（s）+O₂（g）；△H=-4Q kJ•mol^-1；
用Na₂O₂在酸性條件下處理含CN^-（此C是碳）的工業(yè)廢水，將得到N₂及CO₂（二氧化碳）等物質，根據反應物和生成物書寫離子方程式為5Na₂O+2CN^-+12H⁺=2CO₂↑+N₂↑+10Na⁺+6H₂O，
故答案為：2Na₂O₂（s）+2CO₂（g）=2Na₂CO₃（s）+O₂（g）△H=-4Q kJ•mol^-1；
5Na₂O+2CN^-+12H⁺=2CO₂↑+N₂↑+10Na⁺+6H₂O；
（4）甲是Na₂CO₃，乙、丙分別是E、G兩種元素最高價含氧酸的鈉鹽，甲、乙都能與丙發(fā)生反應，且丙用量不同，則乙、丙分別是偏鋁酸鈉、硫酸氫鈉；
①向NaHSO₄溶液中緩慢滴加過量的NaAlO₂溶液，由于開始時NaHSO₄過量，所以先發(fā)生4H⁺+AlO₂^-=Al ³⁺+2H₂O，當將NaHSO₄反應完之后，再發(fā)生Al ³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，
故答案為：4H⁺+AlO₂^-=Al³⁺+2H₂O，Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓；
②向Na₂CO₃溶液中緩慢滴加等物質的量的NaHSO₄溶液后，溶液中存在的物質是NaHCO₃和Na₂SO₄．HCO₃^-水解使溶液顯堿性，HCO₃^-電離產生H⁺和CO₃^2-，加上水電離產生的H⁺，使得c（H⁺）＞c（CO₃^2-），離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）；
（5）CuO、Cu₂O被氫氣還原得到Cu和水，參與反應的HNO₃中化合價降低的硝酸根、氫原子和Cu、Cu₂O和CuO的固體混合物的氧原子生成了NO 和H₂O，n（NO）=0.2mol，化合價降低n（NO₃^-）=0.2mol
利用O原子守恒．n（NO₃^-的氧原子）×3+n（固體混合物的氧原子）=n（NO的氧原子）+n（H₂O的氧原子），n（H₂O）=1mol，n（H₂O的H）=2mol，利用H原子守恒進行計算，n（HNO₃的氫原子）=n（H₂O的氫原子）=2mol，c（HNO₃）=$\frac{2mol}{0.5L}$=4mol/L，
故答案為：4mol/L；
（6）①同溫同壓下，體積之比等于物質的量之比，n（丁反應前）/n（丁反應達平衡時）=V L/0.88V L n（丁反應達平衡時）=4.4mol；
該反應中 3P（g）+2Q（g）?M（g）+2N（g）；
開始（mol）1mol      4mol        0           0
反應（mol）3x          2x          x           2x
平衡（mol）1-3x     4-2x        x            2x
1-3x+（4-2x）+x+2x=4.4 x=0.3
Q的轉化率=2X÷4=15%，
故答案為：15%；
②假設丁戊在同溫同壓下，向丁中充入1mol P、4mol Q，向戊中充入2mol P、8mol Q，是等效平衡，丁中N和戊中M的物質的量相等，那時戊的體積應該是1.76V，但實際上只有V，所以相當于壓縮了戊的體積，平衡朝生成M的方向移動，所以丁中N小于戊中M的物質的量，
故答案為：后者大；
③在同溫同壓下，丁中充入1mol P、4mol Q，和相當于向戊丁連接器中充入3mol P、12mol Q，是等效平衡，最后達平衡時，連接器的體積是充入1mol P、4mol Q達平衡體積的三倍，丁的體積=3×0.88V-V=1.64V，
故答案為：1.64V．

點評 本題考查較綜合，涉及化學平衡計算、鹽類水解、氧化還原反應計算、離子方程式的書寫等知識點，為高頻考點，明確化學反應原理、元素化合物性質及物質之間的轉化是解本題關鍵，側重考查學生分析判斷、計算能力，難點是（6）題計算，注意構建等效平衡過程，題目難度中等．