Question

7．X、Y、Z三種短周期元素，其單質(zhì)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(dāng)條件下三種單質(zhì)兩兩化合，可發(fā)生如圖1所示變化．己知l個(gè)B分子中含有Z元素的原子個(gè)數(shù)比C分子中含有Z元素的原子個(gè)數(shù)少1個(gè)．請(qǐng)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(xué)式為NH₄NO₃、NH₃•H₂O、HNO₃，相同濃度上述水溶液中由水電離出的c（H⁺）最小的是HNO₃（填寫化學(xué)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(zhì)，反應(yīng)生成對(duì)環(huán)境無污染的常見物質(zhì)，試寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式4NH₃+12OH^--12e^-=2N₂+12H₂O，溶液中OH^-向負(fù)極移動(dòng)（填“正”或“負(fù)”）．
（3）Z分別與X、Y兩元素可以構(gòu)成18個(gè)電子分子甲和乙，其分子中只存在共價(jià)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?qū)�CuO還原為Cu₂O，已知每lmol乙參加反應(yīng)有4mole^-轉(zhuǎn)移，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O．
②將銅粉末用10%甲和3.0mol•L^-1H₂SO₄混合溶液處埋，測(cè)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(dāng)溫度高于40℃時(shí)，銅的平均溶解速率隨著溫度的升高而下降，其主要原因是溫度升高H₂O₂的分解速率加快，導(dǎo)致H₂O₂的濃度降低從而使銅的溶解速率慢．
③實(shí)驗(yàn)室可用甲作試劑取X的單質(zhì)，發(fā)生裝置可選用圖2中的C（填裝置代號(hào)）．

Answer 1

分析 （1）X、Y、Z三種短周期元素，其單質(zhì)在常溫下均為無色氣體，短周期中形成無色氣體單質(zhì)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(zhì)相互反應(yīng)生成H₂O、NH₃、NO，一個(gè)B分子中含有的Z元素的原子個(gè)數(shù)比一個(gè)C分子中少一個(gè)，則B為H₂O，C為NH₃，Z為氫元素．由關(guān)系圖可知：Z單質(zhì)與X單質(zhì)反應(yīng)生成B（H₂O），故X為氧元素；Z單質(zhì)與Y單質(zhì)反應(yīng)生成C（NH₃），故Y為氮元素，所以A為NO；
（2）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣在負(fù)極放電，堿性條件下生成氮?dú)馀c水；溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
（3）H分別與O、N兩元素可以構(gòu)成18個(gè)電子分子甲和乙，則甲為H₂O₂，乙為N₂H₄．
①根據(jù)電子轉(zhuǎn)移計(jì)算N元素在產(chǎn)物中的化合價(jià)，確定產(chǎn)物，據(jù)此書寫；
②溫度升高H₂O₂的分解速率加快，導(dǎo)致H₂O₂的濃度降低從而使銅的溶解速率慢；
③H₂O₂在二氧化錳作催化劑分解生成氧氣，反應(yīng)不需要加熱．

解答 解：（1）X、Y、Z三種短周期元素，其單質(zhì)在常溫下均為無色氣體，短周期中形成無色氣體單質(zhì)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(zhì)相互反應(yīng)生成H₂O、NH₃、NO，一個(gè)B分子中含有的Z元素的原子個(gè)數(shù)比一個(gè)C分子中少一個(gè)，則B為H₂O，C為NH₃，Z為氫元素．由關(guān)系圖可知：Z單質(zhì)與X單質(zhì)反應(yīng)生成B（H₂O），故X為氧元素；Z單質(zhì)與Y單質(zhì)反應(yīng)生成C（NH₃），故Y為氮元素，所以A為NO．
由 H、N、O三種元素共同組成的三種不同種類化合物的化學(xué)式為：NH₄NO₃、NH₃•H₂O、HNO₃，硝酸銨溶液中銨根離子的水解，溶液呈酸性，一水合氨溶液呈堿性，硝酸是強(qiáng)電解質(zhì)，故相同濃度上述水溶液中，由水電離出的c（H⁺）由大到小的順序是NH₄NO₃、NH₃•H₂O、HNO₃，
故答案為：NH₄NO₃、NH₃•H₂O、HNO₃；HNO₃；
（2）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣在負(fù)極放電，堿性條件下生成氮?dú)馀c水，電極反應(yīng)式為：4NH₃+12OH^--12e^-=2N₂+12H₂O，溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，
故答案為：4NH₃+12OH^--12e^-=2N₂+12H₂O；負(fù)；
（3）H分別與O、N兩元素可以構(gòu)成18個(gè)電子分子甲和乙，則甲為H₂O₂，乙為N₂H₄，
①令N元素在氧化產(chǎn)物的化合價(jià)為x，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，2[x-（-2）]=4，解得x=0，故生成氮?dú)�，根�?jù)原子守恒可知，還生成水，故方程式為：N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O，
故答案為：N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O；
②溫度升高H₂O₂的分解速率加快，導(dǎo)致H₂O₂的濃度降低從而使銅的溶解速率慢，
故答案為：溫度升高H₂O₂的分解速率加快，導(dǎo)致H₂O₂的濃度降低從而使銅的溶解速率慢；
③H₂O₂在二氧化錳作催化劑分解生成氧氣，反應(yīng)不需要加熱，D裝置不能收集氧氣，故選C裝置，
故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查元素及無機(jī)物的推斷、原電池、氧化還原反應(yīng)、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，難度中等，題目較為綜合，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，推斷元素是解題的關(guān)鍵．