Question

12．已知X、Y、Z、W四種短周期元素的原子序數(shù)依次增大，Y的核電荷數(shù)是X、W核電荷數(shù)之和的2/3；X能分別與Y、Z、W形成常見的電子總數(shù)相等的分子甲、乙、丙．請(qǐng)回答：
（1）丙常溫下不是氣體，主要原因是水分子之間存在氫鍵．
（2）化合物Y₂X₂的電子式為．
（3）乙與Z的最高正價(jià)氧化物的水化物剛好完全反應(yīng)時(shí)，其生成物的水溶液呈酸性，其原因是（用離子方程式表示）NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，其中，粒子濃度存在著如下關(guān)系：
c（H⁺）=c（OH^-）+c（NH₃•H₂O）．
（4）用甲、NaOH溶液和惰性電極，可設(shè)計(jì)為一種燃料電池．則該燃料電池的
負(fù)極反應(yīng)為CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
正極反應(yīng)為2O₂+8e^-+4H₂O═8OH^-．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W四種短周期元素的原子序數(shù)依次增大，Y的核電荷數(shù)是X、Z核電荷數(shù)之和的$\frac{2}{3}$倍，結(jié)合原子序數(shù)可知，Y處于第二周期，且處于偶數(shù)族，X能分別與Y、Z、W形成電子總數(shù)相等的分子甲、乙、丙，考慮為氫化物，X為H元素，可推知Y為C元素、Z為N元素，W為O元素，甲、乙、丙分別為CH₄、NH₃、H₂O，驗(yàn)證符合題意．
（1）水分子之間存在氫鍵，常溫下為液態(tài)；
（2）化合物Y₂X₂為C₂H₂，C原子之間形成三對(duì)共用電子對(duì)，C原子與H原子之間形成1對(duì)共用電子對(duì)；
（3）所得溶液為硝酸銨溶液，溶液中NH₄⁺水解，破壞水的電離平衡溶液呈酸性；
液中氫離子來源于水的電離、NH₄⁺水解，根據(jù)質(zhì)子恒等式解答；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，CH₄在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根、H₂O，正極發(fā)生還原反應(yīng)氧氣在正極獲得電子，堿性條件下生成氫氧根離子．

解答 解：X、Y、Z、W四種短周期元素的原子序數(shù)依次增大，Y的核電荷數(shù)是X、Z核電荷數(shù)之和的$\frac{2}{3}$倍，結(jié)合原子序數(shù)可知，Y處于第二周期，且處于偶數(shù)族，X能分別與Y、Z、W形成電子總數(shù)相等的分子甲、乙、丙，考慮為氫化物，X為H元素，可推知Y為C元素、Z為N元素，W為O元素，甲、乙、丙分別為CH₄、NH₃、H₂O，驗(yàn)證符合題意．
（1）水分子之間存在氫鍵，常溫為液態(tài)，
故答案為：水分子之間存在氫鍵；
（2）化合物Y₂X₂為C₂H₂，C原子之間形成三對(duì)共用電子對(duì)，C原子與H原子之間形成1對(duì)共用電子對(duì)，其電子式為：，
故答案為：；
（3）乙為氨氣，Z的最高正價(jià)氧化物的水化物為硝酸，二者剛好完全反應(yīng)所得溶液為硝酸銨溶液，溶液中NH₄⁺水解NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，破壞水的電離平衡溶液呈酸性；
溶液中氫離子來源于水的電離、NH₄⁺水解，根據(jù)質(zhì)子恒等式，可知c（H⁺）=c（OH^-）+c（NH₃•H₂O），
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；c（NH₃•H₂O）；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，CH₄在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根、H₂O，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
正極發(fā)生還原反應(yīng)氧氣在正極獲得電子，堿性條件下生成氫氧根離子，正極電極反應(yīng)式為；2O₂+8e^-+4H₂O═8OH^-，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；2O₂+8e^-+4H₂O═8OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查元素化合物推斷、鹽類水解、溶液離子濃度比較、原電池等，題目比較綜合，推斷元素是解題關(guān)鍵，本題難點(diǎn)是元素的推斷，需要學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)，難度中等．