Question

U、V、W、X、Y、Z屬于原子序數依次增大的六種短周期主族元素，它們之間的關系如下：
Ⅰ．元素原子的核電荷數：U+V+W=Y
Ⅱ．U可分別和V、W、Y、Z形成具有相同電子數的共價化合物甲、乙、丙、丁
Ⅲ．W、V元素原子的最外層電子數之和與之差分別等于X元素原子的核外電子數與最外層電子數
請回答下列問題：
（1）寫出下列元素的名稱：X

 

；乙的結構式

 

．
（2）由U、W、X、Y四種元素形成的一種相對分子質量為120的化合物，溶于水時破壞的是

 

．
A．共價鍵　  　B．離子鍵　 　 C．金屬鍵　  　D．氫鍵　  　E．分子間作用力
（3）高壓下V的單質會聚合生成高聚物，這種高聚物的晶體中每個V原子都通過三個單鍵與其它V原子結合形成空間立體網狀結構（如圖1），則其晶體類型是

 

，它與V的單質之間的關系屬于

 

．
（4）甲──空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的KOH溶液，則放電時負極上的電極反應式為

 

．
（5）在一定條件下，Fe與不同濃度的UVW₃反應的還原產物很復雜，一般隨著UVW₃濃度的變化其主要還原產物中V元素的化合價呈規(guī)律性變化，其分布曲線如圖2：其中曲線Ⅴ表示的還原產物是

 

（填化學式），VU₄⁺作為還原產物的曲線是

 

．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用,化學電源新型電池

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：U可分別和V、W、Y、Z形成具有相同電子數的共價化合物甲、乙、丙、丁，通�？紤]10電子或18電子微粒，U為氫元素，元素原子的核電荷數：U+V+W=Y，可知Y為第三周期元素，則V、W只能為第二周期元素，U、V、W、X、Y、Z屬于原子序數依次增大，V、W為C、N、O、F中的兩種，W、V元素原子的最外層電子數之和與之差分別等于X元素原子的核外電子數與最外層電子數，只有V、W分別為N、O符合，U+V+W=Y=1+7+8=16，Y為S，U可分別和V、W、Y、Z形成具有相同電子數的共價化合物甲、乙、丙、丁，甲、乙、丙、丁分別為：N₂H₄、H₂O₂、H₂S、HCl、因此Z為Cl，
（1）根據X為鈉元素，乙為H₂O₂分析解答；
（2）由H、Na、S和O四種元素形成的一種相對分子質量為120化合物，該化合物為NaHSO₄，硫酸氫鈉在水電離方程式為NaHSO₄=Na⁺+H⁺+SO₄^2-；
（3）根據N原子能形成三個共價鍵，而每個共價鍵由兩個N原子組成來分析；由同種元素形成的不同種單質互為同素異形體；
（4）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，甲為N₂H₄；
（5）UVW₃為硝酸，Fe與不同濃度的硝酸反應，主要被還原為NO₂、NO、NH₄⁺，依據硝酸的密度結結合圖象分析硝酸還原產物百分含量的變化規(guī)律；

解答： 解：U可分別和V、W、Y、Z形成具有相同電子數的共價化合物甲、乙、丙、丁，通常考慮10電子或18電子微粒，U為氫元素，元素原子的核電荷數：U+V+W=Y，可知Y為第三周期元素，則V、W只能為第二周期元素，U、V、W、X、Y、Z屬于原子序數依次增大，V、W為C、N、O、F中的兩種，W、V元素原子的最外層電子數之和與之差分別等于X元素原子的核外電子數與最外層電子數，只有V、W分別為N、O符合，U+V+W=Y=1+7+8=16，Y為S，U可分別和V、W、Y、Z形成具有相同電子數的共價化合物甲、乙、丙、丁，甲、乙、丙、丁分別為：N₂H₄、H₂O₂、H₂S、HCl、因此Z為Cl，
（1）X為鈉元素，乙為H₂O₂，H₂O₂是一種含有氧氧共價鍵和氧氫共價鍵的極性分子，電子式為：，所以結構式為H-O-O-H；
故答案為：鈉；H-O-O-H；
（2）由H、Na、S和O四種元素形成的一種相對分子質量為120的化合物為NaHSO₄，硫酸氫鈉在水電離方程式為 NaHSO₄=Na⁺+H⁺+SO₄^2-，硫酸氫鈉中鈉離子和硫酸氫根離子之間存在離子鍵、氫原子和硫酸根離子之間存在共價鍵，所以硫酸氫鈉溶于水破壞離子鍵和共價鍵，
故選AB；
（3）高聚氮的晶體中每個氮原子都通過三個單鍵與其它氮原子結合并向空間發(fā)展構成立體網狀結構，所以高聚氮為原子晶體，高聚氮和氮氣都為氮元素組成的單質，互為同素異形體，
故答案為：原子晶體；同素異形體；
（4）甲為N₂H₄，肼--空氣堿性燃料電池中，負極上燃料失電子和氫氧根離子反應生成氮氣和水，電極反應式為N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O；
（5）足量的鐵與一定量的濃硝酸反應時隨著反應的進行濃度越來越稀，所以產物中所有價態(tài)的氣體都有，所以氣體為NO₂、NO、N₂O、N₂，硝酸的濃度（或密度）越低，還原產物的價態(tài)越低，Fe與不同濃度的硝酸反應，當其它條件一致時，在濃硝酸中，主要產物NO₂、NO，隨著硝酸濃度逐漸降低，產物NO₂逐漸減少而NO的相對含量逐漸增多，因此從圖象中可以看出，Ⅴ為NO₂；
當HNO₃的濃度降到密度介于1.2-1.3g?mL^-1之間時，NH₄⁺離子成為主要產物，因此從圖象中可以看出Ⅰ為NH₄⁺，
足量的鐵與一定量的濃硝酸反應，硝酸的濃度（或密度）越低，還原產物的價態(tài)越低，因此從圖象中可以看出Ⅰ為NH₄⁺，Ⅱ為N₂，Ⅲ為N₂O，Ⅳ為NO，Ⅴ為NO₂，
故答案為：NO₂；Ⅰ；

點評：本題考查了元素周期表和元素周期律綜合知識，涉及結構式書寫、化學鍵、原子晶體性質、氧化還原等知識，正確推斷元素的種類為解答該題的關鍵，題目難度較大．