Question

已知X、Y、Z、W四種短周期元素的原子半徑依次減小．在周期表中X與Y、Y與Z均位同一周期的相鄰位置；X的最外層電子數為次外層電子數的2倍；W分別能與X、Y、Z按一定原子數比形成電子總數為10的常見化合物．請判斷X、Y、Z、W四種元素并回答下列問題：（要求用確定后的元素符號及有關化學用語表示）
（1）（XY）₂分子中所有原子最外層都滿足8電子，請寫出其結構式：______；（XY）₂可與W₂化合生成WXY，其水溶液是一種酸，某濃度該酸的鉀鹽（KXY）溶液能使酚酞試液顯紅色，請用離子方程式表示其原因：______．
（2）已知乙炔在一定條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）發生類似于乙炔的三聚反應而得到，三聚氰胺中無非極性鍵，含有量個氨基．請寫出三聚氰胺結構簡式：______．
（3）三聚氰胺遇強簸或強堿水溶液發生水解，氨基逐步被羥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廠家非法摻人奶粉中以提高其產品的含氮量（俗稱蛋白精），經研究表明三聚氰胺和三聚氰酸在腎細胞中結合沉積從而形成腎結石，堵塞腎小管，最終造成腎衰竭，嚴重則危及生命．試寫出三聚氰胺生成三聚氰酸的化學方程式：______．
（4）低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，其中一種技術是將XZ₂轉化成有機物實現碳循環．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則由X₂W₄水化制X₂W₅ZW反應的熱化學方程式為______．
（5）利用X₂W₅ZW燃料電池設計如圖所示的裝置：
①則該裝置中Cu極為______極；
②寫出b極的電極反應式為______；
③當銅片的質量變化為12.8g時，a極上消耗的O₂在標準狀況下的體積為______L；甲、乙兩裝置中電解質溶液pH的變化為甲______，乙______（填“變大”、“變小”、“不變”）．

Answer 1

X、Y、Z、W四種短周期元素的原子半徑依次減小．X的最外層電子數為次外層電子數的2倍，X原子只能有2個電子層，最外層電子數為4，則X為C元素；W分別能與X、Y、Z按一定原子數比形成電子總數為10的常見化合物，可推知W為H元素；在周期表中X與Y、Y與Z均位同一周期的相鄰位置，結合原子半徑可知，Y為N元素、Z為氧元素，
（1）（CN）₂分子中所有原子最外層都滿足8電子，C原子與N原子之間形成3對共用電子對，C原子之間形成1對共用電子對，其結構式為：N≡C-C≡N；
KCN溶液能使酚酞試液顯紅色，CN^-離子水解CN^-+H₂O?HCN+OH^-，破壞水的電離平衡，其溶液呈堿性，使酚酞試液顯紅色，
故答案為：N≡C-C≡N；CN^-+H₂O?HCN+OH^-；
（2）三聚氰胺由N≡C-NH₂三聚得到，三聚氰胺中無非極性鍵，N≡C-NH₂中C≡N三鍵中其一個C-N鍵斷裂，C原子與N原子交替連接形成，故三聚氰胺的結構簡式為：，故答案為：；
（3）C₃H₆N₆水解可生成三聚氰酸一酰胺，最后生成三聚氰酸，水解反應為C₃H₆N₆+3H₂O=C₃N₃（OH）₃+3NH₃，故答案為：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，
根據蓋斯定律，②-①得C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2kJ/mol，
故答案為：C₂H₄（g）+H₂O（l）═C₂H₅OH（l）△H=-44.2kJ/mol；
（5）①原電池正極發生還原反應，負極發生氧化反應，C₂H₅OH燃料電池中氧氣在正極通入、乙醇在負極加入，由C₂H₅OH燃料電池裝置圖可知，a為原電池正極、b為原電池負極，右邊裝置為電鍍池，Cu連接原電池正極，為陽極，故答案為：陽；
②b為原電池負極，乙醇失去電子，堿性條件下生成碳酸根與水，b極的電極反應式為：C₂H₅OH+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：C₂H₅OH+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；
③當銅片的質量變化為12.8g時，其物質的量=

12.8g

64g/mol

=0.2mol，Cu電極反應式：Cu-2e^-=Cu²⁺，故轉移電子物質的量=0.2mol×2=0.4mol，根據電子轉移守恒可知，a極上消耗的O₂的物質的量=

0.4mol

4

=0.1mol，故標況下消耗氧氣的體積為0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
原電池總反應實質為：乙醇燃燒生成二氧化碳與水，二氧化碳再與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水，NaOH的濃度減低，溶液堿性減弱，故甲裝置中溶液pH減小；
右邊裝置為電鍍池，Cu連接原電池正極，為陽極，Zn連接原電池負極，為陰極，陽極電極反應式為：Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極電極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，電解質溶液的濃度不變，故乙裝置中溶液pH不變，
故答案為：減小；不變．