Question

16．U、W、X、Y、Z都是短周期元素，且原子序數依次增大．W的氣態氫化物甲和W的最高價氧化物對應的水化物可以化合生成鹽，U與X可形成常溫下呈液態的分子乙，甲、乙均為常見的10 電子分子；Y 元素原子的 K 層電子數與M層電子數相同；Z元素的單質是太陽能轉換為電能的常用材料．請回答問題：
（1）Z元素在周期表中的位置第三周期ⅣA族．
（2）X、Y、Z三種元素的原子半徑由小到大的順序是O＜Si＜Mg（用元素符號表示）．
（3）U與X形成的18電子化合物的電子式是．
（4）（3）中描述的化合物含有的化學鍵有bc．
a．離子鍵  b．極性共價鍵  c．非極性共價鍵
（5）已知：①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
試寫出氨氣完全燃燒生成氣態水和氮氣的熱化學方程式4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266kJ/mol．
（6）有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以W₂、U₂為電極反應物，以HCl-NH₄Cl溶液為電解質溶液制造新型燃料電池，試寫出該電池的正極電極反應式：N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，；溶液中H⁺移向正極（填“正”或“負”）極．

Answer 1

分析 U、W、X、Y、Z都是短周期元素，且原子序數依次增大．W的氣態氫化物甲和W的最高價氧化物對應的水化物可以化合生成鹽，應為銨鹽，則W為N元素、甲為NH₃；Y 元素原子的 K 層電子數與M層電子數相同，則M層電子數為2，故Y為Mg；Z元素的單質是太陽能轉換為電能的常用材料，則Z為Si；U與X可形成常溫下呈液態的分子乙，乙為常見的10 電子分子，則U為H元素、X為O元素，乙為H₂O，據此解答．

解答 解：U、W、X、Y、Z都是短周期元素，且原子序數依次增大．W的氣態氫化物甲和W的最高價氧化物對應的水化物可以化合生成鹽，應為銨鹽，則W為N元素、甲為NH₃；Y 元素原子的 K 層電子數與M層電子數相同，則M層電子數為2，故Y為Mg；Z元素的單質是太陽能轉換為電能的常用材料，則Z為Si；U與X可形成常溫下呈液態的分子乙，乙為常見的10 電子分子，則U為H元素、X為O元素，乙為H₂O，
（1）Z為Si，元素在周期表中的位置：第三周期ⅣA族，
故答案為：第三周期ⅣA族；
（2）同周期自左而右原子半徑減小、同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑：O＜Si＜Mg，
故答案為：O＜Si＜Mg；
（3）U與X形成的18電子化合物為H₂O₂，電子式是，
故答案為：；
（4）中氧原子之間形成非極性鍵，氧原子與氫原子之間形成極性鍵，
故答案為：bc；
（5）已知：①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
由蓋斯定律，②×3-①×2得：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=3×（-483.6kJ/mol）-2×（-92.4kJ/mol）=-1266kJ/mol，故反應熱化學方程式為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266kJ/mol；
（6）以N₂、H₂為電極反應物，以HCl-NH₄Cl溶液為電解質溶液制造新型燃料電池，正極發生還原反應，氮氣在正極失去電子，酸性條件下生成銨根離子，該電池的正極電極反應式：N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，溶液中H⁺移向正極，
故答案為：N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；正．

點評 本題考查結構性質位置關系應用，推斷元素是解題關鍵，（6）中氫離子移動方向判斷為易錯點，學生容易認為正極生成銨根離子，導致氫離子向負極移動，忽略消耗氫離子與生成銨根離子數量關系