Question

（16分）X、Y、Z三種短周期元素，其單質在常溫下均為無色氣體，它們的原子序數(shù)之和為16。在適當條件下三種單質兩兩化合，可發(fā)生如右圖所示變化。己知l個B分子中含有Z元素的原子個數(shù)比C分子中含有Z元素的原子個數(shù)少1個。請回答下列問題：

（1）由 X、Y、Z三種元素共同組成的三種不同種類的常見化合物的化學式為 ，相同濃度上述水溶液中由水電離出的c(H+)最小的是 （填寫化學式）。

（2）Allis-Chalmers制造公司發(fā)現(xiàn)可以用C作為燃料電池的燃料，以氫氧化鉀溶液為介質，反應生成對環(huán)境無污染的常見物質，試寫出該電池負極的電極反應式 ，溶液中OH-向 極移動（填“正”或“負”）。

（3）Z分別與X、Y兩元素可以構成18個電子分子甲和乙，其分子中只存在共價單鍵，常溫下甲、乙均為無色液體，甲隨著溫度升高分解速率加快。

①乙能夠將CuO還原為Cu2O，已知每lmol乙參加反應有4mole- 轉移，該反應的化學方程式為 。

②將銅粉末用10%甲和3.0mol?L-1H2SO4混合溶液處埋，測得不同溫度下銅的平均溶解速率如下表：

溫度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
銅的平均溶解速率 （×10-3mol?L-1·min-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

由表中數(shù)據(jù)可知，當溫度高于40℃時，銅的平均溶解速率隨著溫度的升高而下降，其主要原因是

_____________________________________________________。

③實驗室可用甲作試劑取X的單質，發(fā)生裝置可選用下圖中的 （填裝置代號）。

 

 

Answer 1

（1）HNO3、NH4NO3、NH3·H2O （3分） HNO3 （1分）

（2）4NH3 + 12OH - 12e- ＝2N2 + 12H2O （3分） 負（2分）

（3）①N2H4 + 4CuO ＝ N2↑ + 2Cu2O + 2H2O（3分）

②高于40℃后，H2O2的分解速率加快，c(H2O2)降低，使銅的溶解速率減慢 （2分） ③C （2分）

【解析】

試題分析：X、Y、Z三種短周期元素，其單質在常溫下均為無色氣體，短周期中形成無色氣體單質的只有H2、N2、O2（稀有氣體除外），H、N、O原子序數(shù)之和為16，故三種元素為H、N、O，三種氣體單質相互反應生成H2O、NH3、NO，一個B分子中含有的Z元素的原子個數(shù)比一個C分子中少一個，則B為H2O，C為NH3，Z為氫元素．由關系圖可知：Z單質與X單質反應生成B（H2O），故X為氧元素；Z單質與Y單質反應生成C（NH3），故Y為氮元素；所以A為NO，則：

（1）由 X、Y、Z三種元素共同組成的三種不同種類的常見化合物一般是酸堿鹽，因此化學式分別為HNO3、NH4NO3、NH3·H2O。硝酸和氨水抑制水的電離，硝酸銨水解促進水的電離。硝酸是一元強酸，氨水是一元弱堿，因此相同濃度上述水溶液中由水電離出的c(H+)最小的是HNO3。

（2）原電池中負極失去電子，正極得到電子，因此在該燃料電池中氨氣在負極通入，若以氫氧化鉀溶液為介質，反應生成對環(huán)境無污染的常見物質，該物質應該是氮氣和水，因此該電池負極的電極反應式4NH3 + 12OH - 12e- ＝2N2 + 12H2O。原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，所以溶液中OH-向負極移動。

（3）Z分別與X、Y兩元素可以構成18個電子分子甲和乙，其分子中只存在共價單鍵，常溫下甲、乙均為無色液體，甲隨著溫度升高分解速率加快，所以甲是雙氧水，乙是N2H4。

①乙能夠將CuO還原為Cu2O，已知每lmol乙參加反應有4mole- 轉移，由于N2H4中氮元素的化合價是－2價，這說明在反應中氮元素化合價升高2個單位，因此其氧化產(chǎn)物是氮氣，所以該反應的化學方程式為N2H4 + 4CuO ＝ N2↑ + 2Cu2O + 2H2O。

②由于雙氧水不穩(wěn)定，受熱易分解，因此高于40℃后，H2O2的分解速率加快，c(H2O2)降低，使銅的溶解速率減慢。

③在催化劑的作用下雙氧水分解生成氧氣和水，反應不需要加熱，因此選擇裝置是C。

考點：考查元素推斷、水的電離、原電池原理、氧化還原反應以及外界條件對反應速率的影響和氧氣制備