题目

题型：不详难度：来源：

已知X、Y、Z、W四种短周期元素的原子半径依次减小．在周期表中X与Y、Y与Z均位同一周期的相邻位置；X的最外层电子数为次外层电子数的2倍；W分别能与X、Y、Z按一定原子数比形成电子总数为10的常见化合物．请判断X、Y、Z、W四种元素并回答下列问题：（要求用确定后的元素符号及有关化学用语表示）
（1）（XY）₂分子中所有原子最外层都满足8电子，请写出其结构式：______；（XY）₂可与W₂化合生成WXY，其水溶液是一种酸，某浓度该酸的钾盐（KXY）溶液能使酚酞试液显红色，请用离子方程式表示其原因：______．
（2）已知乙炔在一定条件下可以三聚生成苯：三聚氰胺也可以由氰胺（WXY分子中的W原子被氨基取代后可得氰胺）发生类似于乙炔的三聚反应而得到，三聚氰胺中无非极性键，含有量个氨基．请写出三聚氰胺结构简式：______．
（3）三聚氰胺遇强簸或强碱水溶液发生水解，氨基逐步被羟基取代生成三聚氰酸．三聚氰胺由于含氮量高而被一些奶粉厂家非法掺人奶粉中以提高其产品的含氮量（俗称蛋白精），经研究表明三聚氰胺和三聚氰酸在肾细胞中结合沉积从而形成肾结石，堵塞肾小管，最终造成肾衰竭，严重则危及生命．试写出三聚氰胺生成三聚氰酸的化学方程式：______．
（4）低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，其中一种技术是将XZ₂转化成有机物实现碳循环．如：2XZ₂（g）+2W₂Z（l）═X₂W₄（g）+3Z₂（g）△H=+1411.0kJ/mol；2XZ₂（g）+3W₂Z（l）═X₂W₅ZW（l）+3Z₂（g）△H=+1366.8kJ/mol则由X₂W₄水化制X₂W₅ZW反应的热化学方程式为______．
（5）利用X₂W₅ZW燃料电池设计如图所示的装置：
①则该装置中Cu极为______极；
②写出b极的电极反应式为______；
③当铜片的质量变化为12.8g时，a极上消耗的O₂在标准状况下的体积为______L；甲、乙两装置中电解质溶液pH的变化为甲______，乙______（填“变大”、“变小”、“不变”）．

答案

X、Y、Z、W四种短周期元素的原子半径依次减小．X的最外层电子数为次外层电子数的2倍，X原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，则X为C元素；W分别能与X、Y、Z按一定原子数比形成电子总数为10的常见化合物，可推知W为H元素；在周期表中X与Y、Y与Z均位同一周期的相邻位置，结合原子半径可知，Y为N元素、Z为氧元素，
（1）（CN）₂分子中所有原子最外层都满足8电子，C原子与N原子之间形成3对共用电子对，C原子之间形成1对共用电子对，其结构式为：N≡C-C≡N；
KCN溶液能使酚酞试液显红色，CN^-离子水解CN^-+H₂O⇌HCN+OH^-，破坏水的电离平衡，其溶液呈碱性，使酚酞试液显红色，
故答案为：N≡C-C≡N；CN^-+H₂O⇌HCN+OH^-；
（2）三聚氰胺由N≡C-NH₂三聚得到，三聚氰胺中无非极性键，N≡C-NH₂中C≡N三键中其一个C-N键断裂，C原子与N原子交替连接形成，故三聚氰胺的结构简式为：，故答案为：；
（3）C₃H₆N₆水解可生成三聚氰酸一酰胺，最后生成三聚氰酸，水解反应为C₃H₆N₆+3H₂O=C₃N₃（OH）₃+3NH₃，故答案为：C₃H₆N₆+3H₂O=C₃N₃（OH）₃+3NH₃；
（4）已知：①、2CO₂（g）+2H₂O（l）═C₂H₄（g）+3O₂（g）△H=+1411.0kJ/mol；
②、2CO₂（g）+3H₂O（l）═C₂H₅OH（l）+3O₂（g）△H=+1366.8kJ/mol，
根据盖斯定律，②-①得C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2kJ/mol，
故答案为：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2kJ/mol；
（5）①原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应，C₂H₅OH燃料电池中氧气在正极通入、乙醇在负极加入，由C₂H₅OH燃料电池装置图可知，a为原电池正极、b为原电池负极，右边装置为电镀池，Cu连接原电池正极，为阳极，故答案为：阳；
②b为原电池负极，乙醇失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水，b极的电极反应式为：C₂H₅OH+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案为：C₂H₅OH+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
③当铜片的质量变化为12.8g时，其物质的量=

12.8g

64g/mol

=0.2mol，Cu电极反应式：Cu-2e^-=Cu²⁺，故转移电子物质的量=0.2mol×2=0.4mol，根据电子转移守恒可知，a极上消耗的O₂的物质的量=

0.4mol

4

=0.1mol，故标况下消耗氧气的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
原电池总反应实质为：乙醇燃烧生成二氧化碳与水，二氧化碳再与氢氧化钠反应生成碳酸钠与水，NaOH的浓度减低，溶液碱性减弱，故甲装置中溶液pH减小；
右边装置为电镀池，Cu连接原电池正极，为阳极，Zn连接原电池负极，为阴极，阳极电极反应式为：Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，电解质溶液的浓度不变，故乙装置中溶液pH不变，
故答案为：减小；不变．