Question

12．X、Y、Z三種短周期元素，它們的原子序數之和為16．X、Y、Z三種元素常見單質在常溫下都是無色氣體，在適當條件下可發生如圖所示變化：已知一個B分子中含有的Z元素的原子個數比C分子中的少一個．請回答下列問題：
（1）X元素在周期表中的位置第二周期VIA族．
（2）X的單質與Z的單質可制成新型的化學電（KOH溶液作電解質溶液），兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電，則正極通入氧氣（填物質名稱）；負極電極反應式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）C在一定條件下反應生成A的化學方程式是4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（4）已知Y的單質與Z的單質生成C的反應是可逆反應，屬于放熱反應．將等物質的量的Y、Z的單質充入一密閉容器中，在適當催化劑和恒溫、恒壓條件下反應．下列說法中，正確的是ab（填寫下列各項的序號）．
a．達到化學平衡時，正反應速率與逆反應速率相等
b．反應過程中，Y的單質的體積分數始終為50%
c．達到化學平衡時，Y、Z的兩種單質在混合氣體中的物質的量之比為1：1
d．達到化學平衡的過程中，混合氣體平均相對分子質量減小
e．達到化學平衡后，再升高溫度，C的體積分數增大．

Answer 1

分析 短周期中形成無色氣體單質的只有H₂、N₂、O₂（稀有氣體除外），三元素的質子數之和為16，三種單質相互化合可以得到NO、H₂O、NH₃，且一個B分子中含有的Z原子個數比C分子中少1個，則B為H₂O、C為NH₃、Z為氫，由轉化關系可知，A為NO，故X為氧，Y為氮，據此解答．

解答 解：短周期中形成無色氣體單質的只有H₂、N₂、O₂（稀有氣體除外），三元素的質子數之和為16，三種單質相互化合可以得到NO、H₂O、NH₃，且一個B分子中含有的Z原子個數比C分子中少1個，則B為H₂O、C為NH₃、Z為氫，由轉化關系可知A為NO，故X為氧，Y為氮．
（1）O元素的質子數為8，氧原子有2個電子層，最外層電子數為6，位于第二周期VIA族，
故答案為：第二周期VIA族；
（2）氫氣、氧氣、KOH溶液構成新型的化學電源，正極發生還原反應，氧氣在正極通入，負極發生氧化反應，氫氣在負極失去電子，堿性條件下生成水，負極電極反應式為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：氧氣；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）氨氣發生催化氧化生成NO，反應方程式為：4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O
故答案為：4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（4）氫氣的單質與氮氣的單質生成氨氣的反應是可逆反應，△H＜0．二者等物質的量混合，
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）：a      a       0
轉化（mol）：x      3x      2x
某時刻（mol）：a-x    a-3x    2x
a．正反應速率與逆反應速率相等，可逆反應處于平衡狀態，故a正確；
b．反應過程中氮氣體積分數為$\frac{a-x}{2a-2x}$=50%，故b正確；
c．氮氣與氫氣開始物質的量相等，二者按1：3反應，到達平衡時氮氣與氫氣的物質的量之比大于1：1，故c錯誤；
d．混合氣體總質量不變，總的物質的量減小，達到化學平衡的過程中，混合氣體平均相對分子質量增大，故d錯誤；
e．達到化學平衡后，再升高溫度，平衡向逆反應方向移動，氨氣的體積分數減小，故e錯誤，
故選：ab．

點評 本題考查無機物推斷、原電池、化學平衡等，突破口為X、Y、Z三種短周期元素的單質為無色氣體，再結合信息與轉化關系推斷，題目難度中等．