Question

【題目】短周期五種元素A、B、C、D、E的原子序數(shù)依次增大。A、B、C的單質(zhì)在常溫下都呈氣態(tài)，C原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍，C和E位于同主族。1molDAx與足量的A2C反應(yīng)生成44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）G氣體。A、B的單質(zhì)依次為G、T，在密閉容器中充入一定量的G、T，一定條件下發(fā)生反應(yīng)G+T→W（未配平），測(cè)得各物質(zhì)的濃度如表所示。

物質(zhì)	T	G	W
10min時(shí)，c/(mol/L)	0.5	0.8	0.2
20min時(shí)，c/(mol/L)	0.3	0.2	0.6

回答下列問(wèn)題：

(1)A、B、C能組成既含離子鍵又含共價(jià)鍵的化合物，該化合物的化學(xué)式為_________。

(2)B、C、D、E的簡(jiǎn)單離子中，離子半徑由大到小排序?yàn)?/span>__________。(用離子符號(hào)表示)

(3)J、L是由A、B、C、E四種元素組成的兩種常見(jiàn)酸式鹽，J、L混合可產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，寫(xiě)出這兩種溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______；J、L中能使酸性高錳酸鉀溶液退色的是_______(填化學(xué)式)。

(4)B2A4-C2堿性燃料電池放電效率高。該電池放電時(shí)生成B2和A2C，正極反應(yīng)式為_____；電池工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH_____（填“增大”“減小”或“不變”）。

(5)由A、B、C、D四種元素組成的單質(zhì)、化合物在一定條件下的轉(zhuǎn)化關(guān)系（部分條件和產(chǎn)物已省略）如圖所示，已知M耐高溫。

①X的電子式為______；W的結(jié)構(gòu)式為________。

②已知W與乙反應(yīng)生成K和甲是某重要化工生產(chǎn)步驟之一，提高其反應(yīng)速率的方法除增大反應(yīng)物濃度、增大壓強(qiáng)外，還有______、______。

Answer 1

【答案】NH4NO3或NH4NO2 S2->N3->O2->Mg2+ H++HSO3-=H2O+SO2↑ NH4HSO3 O2+H2O+4e-=4OH- 減小 升高溫度 加入催化劑

【解析】

C原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍，可推知C為O元素；短周期五種元素A、B、C、D、E的原子序數(shù)依次增大。A、B、C的單質(zhì)在常溫下都呈氣態(tài)，可中A是H元素；B是N元素；C和E位于同主族，則E是S元素；D原子序數(shù)大于O，小于S，A2C是H2O，1molDAx與足量的A2C反應(yīng)生成44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）G氣體，n(G)=44.8L÷22.4L/mol=2mol，說(shuō)明G是H2，D為+2價(jià)的Mg元素。然后根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析推斷，進(jìn)行解答。

根據(jù)上述分析可知A是H元素，B是N元素，C是O元素，D是Mg元素，E是S元素。

(1) A、B、C三種元素分別是H、N、O，三種元素能組成既含離子鍵又含共價(jià)鍵的化合物，該化合物可能為NH4NO3、NH4NO2；

(2)B、C、D、E元素分別是N、O、Mg、S，離子核外電子層數(shù)越多，離子半徑越大；對(duì)于電子層數(shù)相同的元素，離子的核電荷數(shù)越大，離子半徑越小；S2-核外有3個(gè)電子層，N3-、O2-、Mg2+離子核外有2個(gè)電子層，所以四種元素形成的簡(jiǎn)單離子中，離子半徑由大到小排序?yàn)?/span>S2->N3->O2->Mg2+；

(3)J、L是由A、B、C、E四種元素組成的兩種常見(jiàn)酸式鹽，則這兩種鹽為NH4HSO3、NH4HSO4，硫酸氫銨是強(qiáng)酸的酸式鹽，在溶液中以H+形式存在，亞硫酸氫銨是弱酸的酸式鹽J、L混合可產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，這兩種溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式H++HSO3-=H2O+SO2↑；J、L中，NH4HSO3中的S為+4價(jià)，具有還原性，能被具有強(qiáng)氧化性的高錳酸鉀溶液氧化，因此能使酸性高錳酸鉀溶液退色的是NH4HSO3；

(4)B2A4是N2H4，C2是O2，在堿性環(huán)境中該燃料電池放電效率高。該電池放電時(shí)生成N2和H2O，在正極上O2獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)變?yōu)?/span>OH-，正極的反應(yīng)式為O2+H2O+4e-=4OH-；在負(fù)極上N2H4失去電子，與溶液中的OH-結(jié)合形成N2和H2O，電極反應(yīng)式為：N2H4-4e-+4 OH-=N2+4H2O，總反應(yīng)方程式為：N2H4+O2=N2+2H2O，可見(jiàn)電池工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，但由于溶液的體積增大，所以溶液的pH減��；

(5)由A、B、C、D四種元素組成的單質(zhì)、化合物已知M耐高溫，說(shuō)明M是離子化合物，結(jié)合這幾種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系及物質(zhì)的性質(zhì)可知X是Mg3N2，Y是Mg(OH)2；M是MgO；W是NH3；甲是H2O，乙是O2；K是NO；F是NO2。

①X是Mg3N2，Mg3N2是離子化合物，其電子式為；W為NH3，在該分子中，N原子與3個(gè)H原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，結(jié)構(gòu)式為；

②NH3與O2在催化劑存在條件下，加熱發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生NO和水，該反應(yīng)是工業(yè)上制取硝酸的重要化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)方程式為4NH3+5O24NO+6H2O，根據(jù)一些化學(xué)反應(yīng)速率的因素，要提高該反應(yīng)速率，除了可以增大反應(yīng)物濃度、增大壓強(qiáng)外，還有升高溫度、使用合適的催化劑。