Question

（2009?海淀區(qū)一模）X、Y、Z、W均為含有10電子的微粒，W為離子，X、Y、Z為分子，且X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3：4．
（1）X的電子式

；若實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制取X，則制取X的化學(xué)反應(yīng)方程式為

Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O

．
（2）已知：W+X+H₂O→白色沉淀，為進(jìn)一步確定W，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論：取上述白色沉淀少量置于試管中，

加入氫氧化鈉溶液（或足量氫氧化鈉溶液），若觀察到白色沉淀溶解（或白色沉淀全部溶解），則證明W為Al³⁺；若觀察到白色沉淀不溶解，則證明W為Mg²⁺

．
（3）常溫下，取10ml pH=a的Y的稀溶液，加水稀釋時(shí)pH隨溶液體積的變化如圖所示，則Y的化學(xué)式為

HF

，下列敘述正確的是

①

①Y溶于水部分電離
②稀釋后所有離子的濃度均減小
③Y的水溶液通常保存在玻璃瓶中
④稀釋后，陰離子的物質(zhì)的量濃度之和增大
（4）已知H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol．現(xiàn)有Z和H₂ 的混合氣體共0.2mol，與O₂完全燃燒生成H₂O（l）和CO₂（g），轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.0mol，放出的熱量為117.6kJ．寫出Z完全燃燒的熱化學(xué)反應(yīng)方程式

CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-890.2kJ/mol

．寫出Z和O₂在KOH溶液中構(gòu)成燃料電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式

CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O

．

Answer 1

分析：（1）10個(gè)電子的微粒有：分子：CH₄、NH₃、H₂O、HF、Ne；陰離子：N^3-、O^2-、F^-、OH^-、NH₂^-； 陽(yáng)離子：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H₃O⁺，根據(jù)X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3：4，即可確定X為NH₃，含有3對(duì)共用電子對(duì)；Z為CH₄，含有4對(duì)共用電子對(duì)，實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的原理為：氨鹽+堿

加熱

氨氣，氨鹽通常用NH₄Cl，堿通常用Ca（OH）₂；
（2）根據(jù)W+X+H₂O→白色沉淀，W為離子，X為NH₃，溶于水即得氨水，能與氨水反應(yīng)生成白色沉淀的離子W可能為
Mg²⁺、Al³⁺，為進(jìn)一步確定W，只需取上述白色沉淀少量置于試管中，加氫氧化鈉溶液，觀察是否溶解；
（3）根據(jù)Y為分子，且常溫下取10ml pH=a的Y的稀溶液，加水稀釋時(shí)pH隨溶液體積的變化而增大，
稀釋至1000ml時(shí)PH＜a+2，則Y的水溶液為弱酸，即為氫氟酸，Y化學(xué)式為HF．
（4）根據(jù)H₂的燃燒方程式和CH₄的燃燒方程式，結(jié)合已知條件計(jì)算求解．

解答：解：（1）10個(gè)電子的微粒有：分子：CH₄、NH₃、H₂O、HF、Ne；陰離子：N^3-、O^2-、F^-、OH^-、NH₂^-；
 陽(yáng)離子：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H₃O⁺．
根據(jù)X與Z分子中含有的共用電子數(shù)之比為3：4，即可確定X為NH₃，含有3對(duì)共用電子對(duì)；Z為CH₄，含有4對(duì)共用電子對(duì)．
實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的原理為：氨鹽+堿

加熱

氨氣，氨鹽通常用NH₄Cl，堿通常用Ca（OH）₂．
則X的電子式：，實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
故答案為：；Ca（OH）₂+2NH₄Cl

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）根據(jù)W+X+H₂O→白色沉淀，W為離子，X為NH₃，溶于水即得氨水，能與氨水反應(yīng)生成白色沉淀的離子W可能為
Mg²⁺、Al³⁺，生成的白色沉淀可能為Mg（OH）₂、Al（OH）₃，Mg（OH）₂白色沉淀不與NaOH反應(yīng)，Al（OH）₃白色沉淀與
NaOH反應(yīng)，方程式為：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，使白色沉淀消失．所以為進(jìn)一步確定W離子，只需取上述白色沉淀少量置于試管中，加氫氧化鈉溶液，觀察是否溶解，若能溶解則W是Al³⁺，若不能溶解則W是Mg²⁺．
故答案為：加入氫氧化鈉溶液（或足量氫氧化鈉溶液），若觀察到白色沉淀溶解（或白色沉淀全部溶解），則證明W為Al³⁺；若觀察到白色沉淀不溶解，則證明W為Mg²⁺；
（3）根據(jù)Y為分子，且常溫下取10ml pH=a的Y的稀溶液，加水稀釋時(shí)pH隨溶液體積的變化而增大，
稀釋至1000ml時(shí)PH＜a+2，則Y的水溶液為弱酸，即為氫氟酸，Y化學(xué)式為HF．
下列敘述中①Y溶于水部分電離，由于氫氟酸為弱酸，是弱電解質(zhì)，所以電離程度為部分電離．故①正確；
②稀釋后所有離子的濃度均減小，由于溶液體積增大，c（H⁺）、c（F^-）都減小，而溶液中c（H⁺）?c（OH^-）═10^-14是一個(gè)恒定的值，C（H⁺）減小，則C（OH^-）增大，故②錯(cuò)誤；
③Y的水溶液通常保存在玻璃瓶中，由于氫氟酸能與玻璃反應(yīng)，方程式為：SiO₂+4HF═SiF₄+2H₂O，所以不能保存在玻璃瓶中，故③錯(cuò)誤；
④稀釋后，陰離子的物質(zhì)的量濃度之和增大，根據(jù)溶液中電荷守恒：C（H⁺）═C（F^-）+C（OH^-），而C（H⁺）減小，所以陰離子的物質(zhì)的量濃度之和也減小，故④錯(cuò)誤．
故答案為：HF；①；
（4）已知H₂的燃燒熱為285.8kJ/mol．其熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）

點(diǎn)燃  .

H₂O（l）；△H═-285.8kJ/mol．
Z為CH₄，其燃燒化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）
設(shè)混合氣體中H₂的物質(zhì)的量為x，CH₄的物質(zhì)的量為y，
1molH₂轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，CH₄中碳為-4價(jià)，CO₂中碳為+4價(jià)，則1molCH₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為8mol，
H₂（g）+

1

2

O₂（g）

點(diǎn)燃  .

H₂O（l）；△H═-285.8kJ/mol        
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）
則：

x+y═0.2mol  2x+8y═1.0mol

解得：

x=0.1mol y=0.1mol

即0.1molH₂放出的熱量為28.58kJ，0.1molCH₄放出的熱量為117.6kJ-28.58kJ，為89.02 kJ，
則1molCH₄放出的熱量為890.2 kJ，故熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-890.2 kJ/mol．
CH₄中碳元素化合價(jià)為-4價(jià)，燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)镃O₂中碳為+4價(jià)，失去8e^-，同時(shí)在KOH溶液中反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镃O₃^2-和H₂O，結(jié)合電荷守恒配平可得電極反應(yīng)式：CH₄-8e^-+10 OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-890.2 kJ/mol；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查10電子微粒、氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法、Mg²⁺和Al³⁺的檢驗(yàn)、弱酸的電離、離子守恒、熱化學(xué)方程式的計(jì)算等內(nèi)容，難度中等，解題時(shí)需抓住10電子微粒進(jìn)行推斷，結(jié)合相關(guān)知識(shí)，尤其是弱酸的電離和離子的電荷守恒，綜合運(yùn)用進(jìn)行解題．