Question

16．W、X、Y、Z是原子序數依次增大的四種短周期元素，已知：元素W的一種原子的原子核中沒有中子；元素X 構成的某種單質在自然界中硬度最大；元素Z在地殼中含量最高．試回答下列各題：
（1）元素Z在周期表中的位置為第二周期第ⅥA族．
（2）由W、X、Z三種元素可組成A、B、C三種常見的有機化合物，其中A和B是日常生活中常用調味品的主要成分，且A與B能夠反應生成C，寫出該反應的化學方程式：CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O．
（3）由W、X、Y、Z四種元素中的三種元素組成中學化學常見的某種化合物，其濃溶液可與其中第四種元素的單質發生反應，寫出該反應的化學方程式：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（4）W、Y、Z可組成離子化合物M，M的水溶液呈酸性（填“酸性”或“堿性”或“中性”），M溶液中各離子濃度由大到小的順序為c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；W、Y、Z也可組成中學常見共價化合物N，M和N兩種溶液的pH均為 a，那么兩溶液中由水電離出的c （H⁺）的比為10^14-2a：1．
（5）已知由元素X和Z可組成A、B、C、D四種中學化學常見的單質或化合物，四種物質之間存在如圖所示的轉化關系．已知：298K時，反應①生成1mol B（g）時放出393.5kJ熱量，反應④生成1mol B（g）時放出283.0kJ的熱量，反應③的熱化學方程式為C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z是原子序數依次增大的四種短周期元素，W的一種原子的原子核中沒有中子，則W為氫元素；元素X 構成的某種單質在自然界中硬度最大，則X為碳元素；元素Z在地殼中含量最高，則Z為氧元素；Y的原子序數介于碳、氧之間，故Y為氮元素．
（1）主族元素周期數=電子層數、主族族序最外層電子數；
（2）由H、C、O三種元素可組成A、B、C三種常見的有機化合物，A和B是日常生活中常用調味品的主要成分，為乙酸、乙醇，二者反應生成乙酸乙酯；
（3）由H、C、N、O四種元素中的三種元素組成的某種化合物，其濃溶液可與其中第四種元素的單質發生反應，應是濃硝酸與碳反應生成二氧化碳、二氧化氮、水；
（4）H、N、O可組成離子化合物M為NH₄NO₃，銨根離子水解，溶液呈酸性，硝酸根濃度大于銨根離子濃度；
H、N、O也可組成中學常見共價化合物N，N為HNO₃，硝酸銨反應中氫離子為水電離產生，硝酸溶液中水電離的氫離子等于溶液中氫氧根離子濃度；
（5）由元素C和O可組成A、B、C、D四種中學化學常見的單質或化合物，由轉化關系可知A為碳、D為氧氣、B為二氧化碳、C為一氧化碳，根據放出的熱量書寫反應①、②的熱化學方程式，再根據蓋斯定律構造目標熱化學方程式．

解答 解：W、X、Y、Z是原子序數依次增大的四種短周期元素，W的一種原子的原子核中沒有中子，則W為氫元素；元素X 構成的某種單質在自然界中硬度最大，則X為碳元素；元素Z在地殼中含量最高，則Z為氧元素；Y的原子序數介于碳、氧之間，故Y為氮元素．
（1）Z為氧元素，原子核外有2個電子層，最外層電子數為6，處于周期表中第二周期第ⅥA族，
故答案為：第二周期第ⅥA族；
（2）由H、C、O三種元素可組成A、B、C三種常見的有機化合物，A和B是日常生活中常用調味品的主要成分，為乙酸、乙醇，二者反應生成乙酸乙酯，反應方程式為：CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O，
故答案為：CH₃CH₂OH+CH₃COOHCH₃COOCH₂CH₃+H₂O；
（3）由H、C、N、O四種元素中的三種元素組成的某種化合物，其濃溶液可與其中第四種元素的單質發生反應，應是濃硝酸與碳反應生成二氧化碳、二氧化氮、水，反應方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）H、N、O可組成離子化合物M為NH₄NO₃，銨根離子水解，溶液呈酸性，硝酸根濃度大于銨根離子濃度，離子濃度為：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
H、N、O也可組成中學常見共價化合物N，N為HNO₃，NH₄NO₃和HNO₃兩種溶液的pH均為 a，硝酸銨反應中氫離子為水電離產生，溶液中由水電離出的c （H⁺）=10^-amol/L，硝酸溶液中水電離的氫離子等于溶液中氫氧根離子濃度，溶液中由水電離出的c （H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-a}}$mol/L=10^-14+amol/L，兩溶液中由水電離出的c （H⁺）的比為 10^-amol/L：10^-14+amol/L=10^14-2a：1，
故答案為：酸性；c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；10^14-2a：1；
（5）由元素C和O可組成A、B、C、D四種中學化學常見的單質或化合物，由轉化關系可知A為碳、D為氧氣、B為二氧化碳、C為一氧化碳，反應③為C+CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CO，
298K時，反應①生成1mol B（g）時放出393.5kJ熱量，反應④生成1mol B（g）時放出283.0kJ的熱量，則：
①C（s）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
根據蓋斯定律，②×2-①得：反應③的熱化學方程式為：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1，
故答案為：C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H=+172.5kJ•mol^-1．

點評 本題考查元素化合物推斷等，涉及化學方程式書寫、熱化學方程式書寫、離子濃度比較、溶液pH有關計算等，推斷元素是解題的關鍵，難度中等，是對學生綜合能力的考查，難需要學生具備扎實的基礎，難度中等．