Question

X、Y、Z、W為按原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素．已知：①X可分別與Y、W形成X₂Y、X₂Y₂、XW等共價化合物；②Z可分別與Y、W形成Z₂Y、Z₂Y₂、ZW等離子化合物．請回答：
（1）Z₂Y₂與X₂Y反應的化學方程式是

 

．
（2）如圖所示裝置，U玻璃管中盛滿滴有酚酞溶液的ZW飽和溶液，
①若開始時開關(guān)K與a連接，

 

附近溶液變紅（填“石墨”或“鐵”），寫出正極電極反應式：

 

②若開始時開關(guān)K與b連接，

 

附近溶液變紅（填“石墨”或“鐵”），寫總反應的離子方程式為

 

．
（3）①電解ZW飽和溶液之前需要精制，目的是除去粗鹽的中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，使用的試劑有：a、Na₂CO₃溶液   b、Ba（OH）₂溶液    c、稀鹽酸．其中合理的加入順序為

 

 （填寫序號）；加入稀鹽酸后發(fā)生的離子反應

 

．
②如果電解容積為10L的ZW飽和溶液（電極材料均為石墨），一段時間后共收集到11.2L（標準狀況）氣體．這時溶液中ZYX的物質(zhì)的量濃度為

 

（設(shè)電解時溶液的體積不變）．
（4）液態(tài)肼（N₂H₄）和強氧化劑液態(tài)X₂Y₂反應，產(chǎn)生大量N₂和水蒸氣并放出大量熱，已知在此條件下16g肼與足量液態(tài)X₂Y₂反應放出275kJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為

 

；
已知H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1，則上述液態(tài)肼與足量的液態(tài)H₂O₂反應生成液態(tài)水時，△H=

 

．

Answer 1

考點：無機物的推斷

專題：推斷題

分析：X、Y、Z、W為按原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素，X可分別與Y、W形成X₂Y，X₂Y₂、XW等共價化合物，Z可分別與Y、W形成Z₂Y、Z₂Y₂、ZW等離子化合物，則X為H，Y為O，Z為Na，W為Cl，
（1）Z₂Y₂與X₂Y分別為過氧化鈉、水，二者反應生成氫氧化鈉與氧氣；
（2）①若開始時開關(guān)K與a連接，為吸氧腐蝕，石墨為正極，氧氣在正極獲得電子生成氫氧根離子；
②開始時開關(guān)K與b連接，構(gòu)成了電解氯化鈉溶液的裝置，陰極上是水放電生成氫氣與氫氧根離子，陽極上是氯離子放電生成氯氣；
（3）①用氫氧化鋇除去溶液中的鎂離子、硫酸根離子，再用碳酸鈉除去溶液中的鈣離子、過量的鋇離子，最后用鹽酸除去過量的碳酸鈉及氫氧根離子；
②計算n=

V

Vm

計算氣體的物質(zhì)的量，根據(jù)2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑計算NaOH的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=

n

V

計算；
（4）計算1mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應時放出的熱量，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和反應焓變，據(jù)此書寫熱化學方程式；
根據(jù)蓋斯定律計算反應的焓變；

解答： 解：X、Y、Z、W為按原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素，X可分別與Y、W形成X₂Y，X₂Y₂、XW等共價化合物，Z可分別與Y、W形成Z₂Y、Z₂Y₂、ZW等離子化合物，則X為H，Y為O，Z為Na，W為Cl，
（1）Z₂Y₂與X₂Y分別為過氧化鈉、水，二者反應生成氫氧化鈉與氧氣，反應方程式為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
（2）①若開始時開關(guān)K與a連接，為吸氧腐蝕，石墨為正極，氧氣在正極獲得電子生成氫氧根離子，正極電極反應式為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，正極附近溶液變?yōu)榧t色，
故答案為：石墨；2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
②開始時開關(guān)K與b連接，構(gòu)成了電解氯化鈉溶液的裝置，石墨為陽極，F(xiàn)e為陰極，陰極上是水放電生成氫氣與氫氧根離子，故Fe電極附近溶液變紅色，陽極上是氯離子放電生成氯氣，反應總離子方程式為：，
故答案為：Fe；2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）①用氫氧化鋇除去溶液中的鎂離子、硫酸根離子，再用碳酸鈉除去溶液中的鈣離子、過量的鋇離子，最后用鹽酸除去過量的碳酸鈉及氫氧根離子，故加入試劑順序為：bac；加入稀鹽酸后發(fā)生的離子反應為：OH^-+H⁺═H₂O、CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，
故答案為：bac；OH^-+H⁺═H₂O、CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
②氣體總的物質(zhì)的量=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，根據(jù)2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，可知生成NaOH的物質(zhì)的量為0.5mol，故氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度=

0.5mol

10L

=0.05mol/L，
故答案為：0.05mol/L；
（4）16g液態(tài)肼和足量H₂O₂反應，生成氮氣和水蒸氣，放出275kJ的熱量，1mol液態(tài)肼與足量液態(tài)雙氧水反應時放出的熱量為275kJ×

1mol×32g/mol

16g

=550kJ，則熱化學方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-550 kJ?mol^-1，
因①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-550 kJ?mol^-1，
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，①-②×4得：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-550kJ?mol^-1-4×44kJ?mol^-1=-726 kJ?mol^-1，所以16g液態(tài)肼與足量液態(tài)過氧化氫反應生成氮氣和液態(tài)水時，放出的熱量為726kJ×

16g

1mol×32g/mol

=363kJ，即16g液態(tài)肼與足量的液態(tài)H₂O₂反應生成液態(tài)水時△H=-363kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-550 kJ?mol^-1；-363kJ/mol．

點評：本題綜合性較大，涉及無機物推斷、原電池及電解池原理、物質(zhì)的分離提純、熱化學方程式書寫、反應熱計算，難度中等，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．