Question

【題目】Ⅰ．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如圖所示，其中X、Y、Z三種元素的質子數之和為21。

（1）寫出W的簡單離子的原子結構示意圖為_____________；氫元素與Z形成原子個數比為1∶1的化合物，其結構式為__________；

（2）Y的最高價氧化物對應的水化物與Y的氫化物恰好完全反應，生成物的水溶液呈酸性，其原因是（用離子方程式表示）_______________；

（3）寫出Y的最高價氧化物對應水化物的濃溶液與X在加熱條件下反應的化學方程式為___________，反應中每轉移8mol 電子，消耗的還原劑質量為_______g；

（4）寫出能說明Y的非金屬性比Z弱的一個實驗事實：_____________；

Ⅱ．往1L體積不變的容器中加入0.200mol CO和1.00mol H2O(g)，在t℃時反應：CO+ H2O(g)CO2+ H2達到平衡，若該反應的化學平衡常數K=1，則t℃時CO 的轉化率為___________；

Ⅲ．甲醇燃料電池是一種相對理想的綠色能源，可用于電動汽車的電源；若該燃料電池以硫酸為電解質溶液，總反應為：2CH3OH + 3O2= 2CO2+ 4H2O，則其正極的電極反應式______________。

Answer 1

【答案】 H-O-O-H NH4++H2ONH3·H2O + H+ C + 4HNO3CO2↑ +4NO2↑ +2H2O 24 O2比N2更容易與氫氣化合（或H2O比NH3更穩定，其它合理答案均可） 83.3% O2+ 4H++4e-=2H2O

【解析】

Ⅰ．根據短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置和X、Y、Z三種元素的質子數之和為21確定四種元素分別為C、N、O、S。

（1）H與O形成原子個數比為1∶1的化合物為H2O2；

（2）Y的最高價氧化物對應的水化物為硝酸，Y的氫化物為氨氣，反應產物為硝酸銨，NH4+水解使溶液顯酸性；

（3）濃硝酸與碳反應的方程式為C+4HNO3CO2↑+4NO2↑+2H2O，根據化合價變化計算還原劑的質量；

（4）根據和氫氣化合的難易程度、氫化物的穩定性以及最高價氧化物的水化物的酸性判斷非金屬性的強弱；

Ⅱ．根據化學平衡常數K=1，用三段式計算CO 的轉化率；

Ⅲ．燃料電池的正極是氧氣得到電子，根據電解質溶液為酸性寫出正極的電極反應式。

Ⅰ．假設X的質子數為x，因為X、Y、Z三種元素的質子數之和為21，則x+(x+1)+(x+2)=21，解得x=6，則X為C元素、Y為N元素、Z為O元素、W為S元素。

（1）W為S，其離子結構示意圖為；H元素與Z形成的原子個數比為1:1的化合物為H2O2，其結構式為H-O-O-H，故答案為；H-O-O-H；

（2）Y的最高價氧化物對應的水化物為硝酸，Y的氫化物為氨氣，反應產物為硝酸銨，其水溶液呈酸性，因為在水溶液中NH4+可以發生水解，離子方程式為NH4++H2ONH3·H2O+H+，故答案為NH4++H2ONH3·H2O+H+；

（3）濃硝酸與碳反應的方程式為C+4HNO3CO2↑+4NO2↑+2H2O，該反應中，C由0價上升至+4價態，N由+5價下降至+4價態，若有8mol電子發生轉移，消耗還原劑C為2mol，質量為24g，故答案為C+4HNO3CO2↑+4NO2↑+2H2O；24；

（4）比較非金屬性的方法有很多，比如氧氣比氮氣更容易與氫氣化合，或水比氨氣更穩定等，故答案為O2比N2更容易與氫氣化合或H2O比NH3更穩定等；

Ⅱ、設反應的CO的物質的量為x，

則平衡常數K= =1，解得：x=mol，則CO的轉化率=×100%=83.3%，故答案為83.3%；

Ⅲ．若該燃料電池以硫酸為電解質溶液，總反應為：2CH3OH + 3O2= 2CO2+ 4H2O，則正極上氧氣得到電子發生還原反應，電極反應式為O2+ 4H++4e-=2H2O，故答案為O2+ 4H++4e-=2H2O。