题目

题型：不详难度：来源：

A、B、D、E四种元素均为短周期元素，原子序数逐渐增大。A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等。B、D、E三种元素在周期表中的相对位置如图①所示，只有E元素的单质能与水反应生成两种酸。甲、乙、M、W、X、Y、Z七种物质均由A、B、D三种元素中的一种或几种组成，其中只有M分子同时含有三种元素；W为A、B两元素组成的18电子分子，可作火箭燃料；甲、乙为非金属单质；X分子含有10个电子。它们之间的转化关系如图②所示。

B	D
		E

图①

请回答下列问题：
（1）Z的化学式为__________________。
（2）E的单质与水反应的离子方程式为________________________________________。
（3）W­空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。W­空气燃料电池放电时，正极反应式为________________________________，负极反应式为____________________。
（4）将一定量的A₂、B₂的混合气体放入1 L密闭容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下达到平衡。测得平衡气体的总物质的量为0.50 mol，其中A₂为0.3 mol，B₂为0.1 mol。则该条件下A₂的平衡转化率为________，该温度下的平衡常数为____________(结果保留3位有效数字)。

答案

（1）NO₂
（2）Cl₂＋H₂OH^＋＋Cl^－＋HClO
（3）O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－　N₂H₄＋4OH^－－4e^－=N₂＋4H₂O
（4）33.3%　3.70

解析

（1）根据A元素原子的核外电子数、电子层数和最外层电子数均相等，可得出A元素为H；结合常见元素及其化合物的性质和E元素的单质能与水反应生成两种酸，可知E元素是Cl，并得出D元素是O、B元素是N。根据M分子同时含有三种元素可知，M可能是HNO₃，甲、乙是非金属单质，可得出乙是N₂、甲是O₂，并得出Y是NO、Z是NO₂；X分子含有10个电子，可能是水或NH₃，但如果是NH₃，与Z无法反应生成HNO₃，因此X是H₂O，结合W含有18个电子，可知W是N₂H₄。（2）反应方程式为Cl₂＋H₂OHCl＋HClO，次氯酸是弱酸。（3）先写出总反应式N₂H₄＋O₂=N₂＋2H₂O，在碱性条件下，通入氧气的一极为正极O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－，最后相减得出负极的电极反应式。（4）平衡时A₂为0.3 mol、B₂为0.1 mol、BA₃为0.1 mol，起始时A₂为0.45 mol，已转化0.15 mol，得出转化率约为33.3%，并进一步计算出平衡常数。