Question

7．W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素，其原子半徑隨原子序數變化如圖所示．已知W的一種核素的質量數為14，中子數為7；X的離子與NH₄⁺具有相同的質子、電子數目；W與Y的氧化物均能導致酸雨的形成；Z的非金屬性在同周期主族元素中最強．
（1）Y在周期表中的位置是第三周期第ⅥA族．
（2）還有一種離子與NH₄⁺具有相同的質子、電子數目，該離子的化學式為H₃O⁺．
（3）X₃W遇水可釋放出使酚酞溶液變紅的氣體A，化學方程式是Na₃N+3H₂O=NH₃↑+3NaOH．
（4）已知W的單質與氣體B在一定條件下可形成氣體A，即：
W₂（g）+3B（g）?2A（g）△H=-92.4 kJ?mol^-1
在某溫度時，一個容積固定的密閉容器中，發生上述反應．在不同時間測定的容器內各物質的濃度如下表：

時間	濃度（mol/L）
	c（W2）	c（B）	c（A）
第0 min	4.0	9.0	0
第10min	3.8	8.4	0.4
第20min	3.4	7.2	1.2
第30min	3.4	7.2	1.2
第40min	3.6	7.8	0.8

①W₂的平均反應速率v（0min～10min）/v（10min～20min）=$\frac{1}{2}$；
②反應在第10min改變了反應條件，改變的條件可能是ab；
a．更新了催化劑  b．升高溫度   c．增大壓強   d．增加B的濃度．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素，W的一種核素的質量數為14，中子數為7，質子數為14-7=7，故W為氮元素；X的離子與NH₄⁺具有相同的質子、電子數目，X的質子數為11，故X為Na元素；由圖可知，X、Y、Z的原子序數依次增大，都處于第三周期，Y的氧化物均能導致酸雨的形成，故Y為硫元素；Z的非金屬性在同周期主族元素中最強，故Z為Cl元素，
（1）Y為硫元素，核外有三個電子層，最外層有6個電子；
（2）NH₄⁺具有11個質子各10個電子，所此可找出與NH₄⁺具有相同的質子、電子數目的微粒為水合氫離子；
（3）使酚酞溶液變紅的氣體A應為氨氣，Na₃N水解生成氫氧化鈉和氨氣；
（4）①根據v=$\frac{△c}{△t}$，由于0min～10min和10min～20min時間段相同，所以速率之比就等于濃度變化量之比；
②根據表中的數據，在第10min時反應中各物質濃度的變化量之比等于化學計量數之比，但反應速率變快，據此判斷．

解答 解：W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素，W的一種核素的質量數為14，中子數為7，則W質子數=14-7=7，故W為氮元素；X的離子與NH₄⁺具有相同的質子、電子數目，含有10個質子、10個電子，由圖可知，X的原子序數大于氮元素，可推知X為Na；W與Y的氧化物均能導致酸雨的形成，結合原子序數，可推知Y為硫元素；Z的非金屬性在同周期主族元素中最強，結合原子序數可知，Z為Cl元素，
（1）Y為硫元素，在周期表中的位置是：第三周期第ⅥA族，故答案為：第三周期第ⅥA族；
（2）還有一種離子與NH₄⁺具有相同的質子、電子數目，該離子的化學式為H₃O⁺，故答案為：H₃O⁺；
（3）Na₃N遇水可釋放出使酚酞溶液變紅的氣體A，則A為NH₃，發生水解反應，同時生成NaOH，該反應化學方程式是：Na₃N+3H₂O=NH₃↑+3NaOH，
故答案為：Na₃N+3H₂O=NH₃↑+3NaOH；
（4）已知W的單質與氣體B在一定條件下可形成氣體A，即N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1，
①N₂的平均反應速率$\frac{v（0min-10min）}{v（10min-20min）}$=$\frac{4mol/L-3.8mol/L}{3.8mol/L-3.4mol/L}$=$\frac{1}{2}$，故答案為：$\frac{1}{2}$；
②由表中數據可知，10min～20min的速率比0min～10min速率快，10min時反應未到達平衡，反應向正反應進行，20min與10min相比，W₂、B、A的濃度變化量為分別為0.2mol/L、0.6mol/L、0.4mol/L，等于化學計量數之比，故不可能為增大某一物質濃度，增大壓強反應混合物的濃度都應增大，W₂、B 濃度降低，故不可能為增大壓強，故10min時改變條件應是更新了催化劑或升高溫度加快反應速率，
故答案為：ab．

點評 本題考查位置結構性質關系、化學反應速率計算、化學平衡的影響因素等，難度中等，（4）中②注意根據濃度變化結合外界條件影響解答，增大壓強為易錯點，只考慮速率加快，容易忽略濃度變化．