Question

I．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如圖所示，其中Y元素原子的最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的兩倍．
回答下列問題：

X
	Y	Z

（1）Y元素在元素周期表中的位置是

 

．
（2）列舉一個(gè)事實(shí)證明Y元素與Z元素的非金屬性強(qiáng)弱：

 

．
（3）X的氣態(tài)氫化物與其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)生成鹽．該鹽溶液的pH

 

7（填“＜”、“＞”或“=”），其原因?yàn)椋ㄓ秒x子方程式表示）

 

．
（4）X元素的某種液態(tài)氫化物，分子中含有18個(gè)電子，只存在共價(jià)單鍵．該物質(zhì)在堿性溶液中能夠?qū)�CuO還原為Cu₂O，同時(shí)生成一種參與大氣循環(huán)的氣體．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
II．已知可逆反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），平衡常數(shù)見下表：

溫度/℃	500	700	850	1 000
平衡常數(shù)	2.5	1.7	1.0	0.6

（5）該反應(yīng)△H

 

0（填“＜”或“＞”）．
（6）850℃時(shí)，若向一容積固定的密閉容器中同時(shí)充入1.0mol CO、3.0mol H₂O、1.0mol CO₂和x mol H₂，若要使上述反應(yīng)開始時(shí)正向進(jìn)行，則x應(yīng)滿足的條件
是

 

．若x=5.0，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，n（H₂）=

 

．

Answer 1

分析：I．短周期元素X、Y、Z，由元素在周期表中的位置可知，X處于第二周期，Y、Z處于第三周期，Y元素原子的最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的兩倍，Y原子最外層電子數(shù)為6，故Y為S，由位置關(guān)系可知推知X為N、Z為Cl，
（1）主族元素，周期數(shù)=電子層數(shù)、主族族序數(shù)=最外層電子數(shù)；
（2）根據(jù)最高價(jià)含氧酸的酸性、氫化物穩(wěn)定性等驗(yàn)證非金屬性強(qiáng)弱；
（3）N元素的氣態(tài)氫化物與其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)生成鹽為硝酸銨，其溶液中NH₄⁺離子水解，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性；
（4）N元素的某種液態(tài)氫化物，分子中含有18個(gè)電子，只存在共價(jià)單鍵，則該氫化物為N₂H₄，該物質(zhì)在堿性溶液中能夠?qū)�CuO還原為Cu₂O，同時(shí)生成一種參與大氣循環(huán)的氣體，該氣體為N₂，根據(jù)元素守恒可知還有水生成；
II．（5）根據(jù)溫度對平衡常數(shù)的影響分析解答；
（6）表示出算濃度商Qc，平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，則Qc＜K，據(jù)此列不等式計(jì)算x的取值范圍；
若x=5.0，計(jì)算濃度商判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，設(shè)平衡時(shí)參加反應(yīng)氫氣的物質(zhì)的量為a，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，再根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算．

解答：解：I．短周期元素X、Y、Z，由元素在周期表中的位置可知，X處于第二周期，Y、Z處于第三周期，Y元素原子的最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的兩倍，Y原子最外層電子數(shù)為6，故Y為S，由位置關(guān)系可知推知X為N、Z為Cl，
（1）由上述分析可知Y為S，原子有3個(gè)電子層、最外層電子數(shù)為6，處于第三周期第VIA族，
故答案為：第三周期第VIA族；
（2）酸性：HClO₄＞H₂SO₄或穩(wěn)定性：HCl＞H₂S等，可以說明非金屬性Cl＞S，
故答案為：酸性：HClO₄＞H₂SO₄或穩(wěn)定性：HCl＞H₂S；
（3）N元素的氣態(tài)氫化物與其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)生成鹽為硝酸銨，其溶液中NH₄⁺離子水解NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性，即pH＜7，
故答案為：＜；NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
（4）N元素的某種液態(tài)氫化物，分子中含有18個(gè)電子，只存在共價(jià)單鍵，則該氫化物為N₂H₄，該物質(zhì)在堿性溶液中能夠?qū)�CuO還原為Cu₂O，同時(shí)生成一種參與大氣循環(huán)的氣體，該氣體為N₂，根據(jù)元素守恒可知還有水生成，該反應(yīng)方程式為：N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O，
故答案為：N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O；
II．（5）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
（6）該反應(yīng)氣體氣體體積不變，可以用物質(zhì)的量代替濃度表示平衡常數(shù)，故濃度商Qc=

1×x

1×3

，由于平衡向正反應(yīng)進(jìn)行，則Qc＜K，即

1×x

1×3

＜1，解得x＜3，
若x=5.0，則Qc=

1×5

1×3

=1.67＞1，故反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，令平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為a，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol）：1       3         1       5
變化（mol）：a       a         a       a
平衡（mol）：1+a     3+a       1-a     5-a 
則

(1-a)×(5-a)

(1+a)×(3+a)

=1，解得a=0.2
故平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為5mol-0.2mol=4.8mol，
故答案為：x＜3；4.8mol．

點(diǎn)評：本題屬于拼合型題目，涉及位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)關(guān)系應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素與有關(guān)計(jì)算，難度中等，注意掌握平衡常數(shù)的應(yīng)用．