Question

9．（1）X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數依次增大．X是原子半徑最小的主族元素；Y元素最高正價與最低負價之和為0；Q與X同主族，；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素．請回答下列問題：
①五種元素中，原子半徑最大的是Na，非金屬性最強的是O．（寫元素符號）
②X與Y能形成多種化合物，其中既含極性鍵又含非極性鍵，且相對分子質量最小的物質（寫分子式）C₂H₂
③由以上某些元素組成的化合物A、B、C、D有如下轉化關系：A$?_{D}^{C}$B（在水溶液中進行）其中C是溶于水顯酸性的氣體；D是淡黃色固體．寫出D的電子式．如果A、B均由三種元素組成，B為兩性不溶物，則由A與過量的C反應轉化為B的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（2）工業合成氨時，合成塔中每產生1mol NH₃，放出46.1kJ的熱量．
①工業合成氨的熱化學方程式是N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol．
 ②已知：N≡N的鍵能為945.8kJ/mol，H-H的鍵能為436.0kJ/mol，則斷開1mol N-H鍵所需的能量是391kJ．
（3）氨是一種潛在的清潔能源，可用作堿性燃料電池的燃料．電池的總反應為：4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）．則該燃料電池的負極反應式是2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數依次增大．X是原子半徑最小的主族元素，則X為H元素；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素，則Z為O元素、R為Al；Y元素最高正價與最低負價之和為0，由原子序數可知，只能處于第ⅣA族，而其原子序數又小于O元素，故Y為碳元素；Q與X同主族，結合原子序數可知Q為Na；
（2）①計算生成2mol氨氣放出的熱量，注明物質的聚集狀態與反應熱書寫熱化學方程式；
②反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能；
（3）原電池負極發生氧化反應，氨氣在負極失去電子，堿性條件下生成氮氣與水．

解答 解：（1）X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數依次增大．X是原子半徑最小的主族元素，則X為H元素；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素，則Z為O元素、R為Al；Y元素最高正價與最低負價之和為0，由原子序數可知，只能處于第ⅣA族，而其原子序數又小于O元素，故Y為碳元素；Q與X同主族，結合原子序數可知Q為Na；
①所有元素中H原子半徑最小，同周期自左而右原子半徑減小、非金屬增強，同主族自上而下原子半徑增大、非金屬性減弱，故上述五種元素中，Na的原子半徑最大，O的非金屬性最強，
故答案為：Na；O；
②H與C能形成多種化合物，其中既含極性鍵又含非極性鍵，且相對分子質量最小的物質為C₂H₂，
故答案為：C₂H₂；
③由以上某些元素組成的化合物A、B、C、D有如下轉化關系：A$?_{D}^{C}$B（在水溶液中進行），其中C是溶于水顯酸性的氣體，則C為CO₂，D是淡黃色固體則D為Na₂O₂，Na₂O₂的電子式為；
如果A、B均由三種元素組成，B為兩性化合物，且不溶于水，則B為Al（OH）₃，A為NaAlO₂，甲與過量的CO₂反應生成生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，反應離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（2）①生成2mol氨氣放出的熱量為46.1kJ×2=92.2kJ，反應熱化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol；
②設斷開1mol N-H鍵所需的能量是xkJ，則945.8kJ/mol+3×436.0kJ/mol-6×xkJ/mol=-92.2kJ/mol，解得x=391，
故答案為：391；
（3）原電池負極發生氧化反應，氨氣在負極失去電子，堿性條件下生成氮氣與水，負極電極反應式為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

點評 本題考查結構性質位置關系應用、熱化學方程式書寫、鍵能與反應熱關系、原電池等，推斷元素是解題的關鍵，注意元素最高正價與最低負價之和均為0，可以為ⅣA族元素，也可以為H元素，中學中較少涉及H元素的負化合價．