Question

A、B、C、D四種短周期元素，A、B、C同周期，A的原子半徑是同周期中最大的；B、D同主族．已知D原子最外層電子數是電子層數的3倍，C元素的單質可以從A、B兩元素組成的化合物的水溶液中置換出B元素的單質．
（1）C元素在周期表中的位置

 

．
（2）寫出C元素的單質從A、B兩元素組成的化合物的水溶液中置換出B元素的單質的離子方程式是

 

．
（3）A和D形成0.5mol化合物與足量水發生氧化還原反應時轉移電子的物質的量是：

 

（4）B元素的單質在不同的條件下可以與O₂發生一系列反應：B（s）+O₂（g）=BO₂（g）；△H=-296.8kJ?mol^-12BO₂（g）+O₂（g）?2BO₃（g）；△H=-196.6kJ?mol^-1則BO₃（g）若完全分解成B（s）時反應的熱化學方程式為：

 

（5）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應的熱化學方程式如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
①當合成氨反應達到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、H₂和NH₃的量），反應速率與時間的關系如圖所示．圖中t₁ 時引起平衡移動的條件可能是

 

．其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時間是

 

．
②溫度為T℃時，將2a molH₂和a molN₂放入0.5L密閉容器中，充分反應后測得N₂的轉化率為50%．則該反應的平衡常數為

 

．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：A、B、C同周期，A的原子半徑是同周期中最大的，則A在第一主族，A、B、C、D四種短周期元素，A、B、C同周期，則A、B、C在第二周期或第三周期，D原子最外層電子數是電子層數的3倍，B、D同主族，B、D可能為第四主族或第六主族元素，C元素的單質可以從A、B兩元素組成的化合物的水溶液中置換出B元素的單質，即C的非金屬性比B的強，則A為鈉元素，B為硫元素，C為氯元素，D為氧元素，
（1）根據C元素的原子結構判斷其在周期表中的位置，電子層數=周期數，最外層電子數=族序數；
（2）根據氧化還原反應原理書寫離子方程式；
（3）根據氧化還原反應方程式計算轉移電子的物質的量；
（4）先根據方程式的加減得出1mol BO₃（g）完全分解成B（s）的方程式，根據蓋斯定律求得焓變，再寫出熱化學方程式；
（5）①根據影響平衡移動的因素結合圖象來分析；
②利用N₂的轉化率結合三段法來計算平衡時的濃度，再利用化學平衡常數的表達式來計算．

解答： 解：A、B、C同周期，A的原子半徑是同周期中最大的，則A在第一主族，A、B、C、D四種短周期元素，A、B、C同周期，則A、B、C在第二周期或第三周期，D原子最外層電子數是電子層數的3倍，B、D同主族，B、D可能為第四主族或第六主族元素，C元素的單質可以從A、B兩元素組成的化合物的水溶液中置換出B元素的單質，即C的非金屬性比B的強，則A為鈉元素，B為硫元素，C為氯元素，D為氧元素，
（1）因C為氯元素，其質子數為17，電子排布中有3個電子層，最外層電子數為7，即其位置為第三周期、第 VIIA族，故答案為：第三周期；第 VIIA族；
（2）C元素的單質為氯氣，A、B兩元素組成的化合物為硫化鈉，它們反應的離子方程式為S^2-+Cl₂=2Cl^-+S，故答案為：S^2-+Cl₂=2Cl^-+S；
（3）A和D形成的化合物與水發生氧化還原反應，則A和D形成的化合物為Na₂O₂，每摩爾Na₂O₂與水反應時轉移電子的物質的量為1mol，所以0.5molNa₂O₂與水反應時轉移電子的物質的量為0.5mol，故答案為：0.5mol；
（4）因為B（s）+O₂（g）=BO₂（g）；△H=-296.8kJ?mol^-1 ①，2BO₂（g）+O₂（g）?2BO₃（g）；△H=-196.6kJ?mol^-1 ②，將方程式①×2+②得方程式：2B（s）+3O₂（g）=2BO₃（g）；△H=2×（-296.8kJ?mol^-1 ）+（-196.6kJ?mol^-1）=-790.2KJ/mol，所以有BO₃（g））=B（s）+3/2 O₂（g）△H=+395.1kJ?mol^-1，故答案為：BO₃（g））=B（s）+3/2 O₂（g）△H=+395.1kJ?mol^-1；
（5）①由圖象可知，t₁時正逆反應速率都增大，則可能為加壓或升溫，該反應為放熱反應，升高穩定，逆向移動，逆反應速率大于正反應速率，與圖象不符，該反應是氣體體積縮小的反應，加壓正向移動，則正反應速率大于逆反應速率，與圖象符合，則應為加壓；顯然圖象中的t₃時為升高溫度，t₁時加壓正向移動，氨氣的含量增大，t₃時為升高溫度，化學平衡逆向移動，氨氣的含量降低，即t₂-t₃一段時間平衡混合物中NH₃的含量最高；故答案為：加壓； t₂-t₃；    
②2a molH₂和a molN₂放入0.5L  密閉容器中，充分反應后測得N₂的轉化率為50%，則
             3H₂+N₂ 2NH₃
開始（mol/L）4a  2a             0
轉化         3a   a             2a
平衡         a    a            2a
則該溫度下反應的化學平衡常數為K=

(2a)2

a3×a

=

4

a2

，故答案為：

4

a2

．

點評：本題考查學生利用元素的位置與結構來推斷元素，并利用元素化合物知識來解答，綜合性強，注重了高考的熱點來考查學生，有利于學生鞏固基礎知識和基本技能．