Question

A、B、D、E四種元素均為短周期元素，原子序數逐漸增大。A元素原子的核外電子數、電子層數和最外層電子數均相等。B、D、E三種元素在周期表中的相對位置如圖①所示，只有E元素的單質能與水反應生成兩種酸。甲、乙、M、W、X、Y、Z七種物質均由A、B、D三種元素中的一種或幾種組成，其中只有M分子同時含有三種元素；W為A、B兩元素組成的18電子分子，可作火箭燃料；甲、乙為非金屬單質；X分子含有10個電子。它們之間的轉化關系如圖②所示。

B	D
		E

圖①

請回答下列問題：
（1）Z的化學式為__________________。
（2）E的單質與水反應的離子方程式為________________________________________。
（3）W­空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的KOH溶液。W­空氣燃料電池放電時，正極反應式為________________________________，負極反應式為____________________。
（4）將一定量的A₂、B₂的混合氣體放入1 L密閉容器中，在500 ℃、2×10⁷ Pa下達到平衡。測得平衡氣體的總物質的量為0.50 mol，其中A₂為0.3 mol，B₂為0.1 mol。則該條件下A₂的平衡轉化率為________，該溫度下的平衡常數為____________(結果保留3位有效數字)。

Answer 1

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

（1）根據A元素原子的核外電子數、電子層數和最外層電子數均相等，可得出A元素為H；結合常見元素及其化合物的性質和E元素的單質能與水反應生成兩種酸，可知E元素是Cl，并得出D元素是O、B元素是N。根據M分子同時含有三種元素可知，M可能是HNO₃，甲、乙是非金屬單質，可得出乙是N₂、甲是O₂，并得出Y是NO、Z是NO₂；X分子含有10個電子，可能是水或NH₃，但如果是NH₃，與Z無法反應生成HNO₃，因此X是H₂O，結合W含有18個電子，可知W是N₂H₄。（2）反應方程式為Cl₂＋H₂OHCl＋HClO，次氯酸是弱酸。（3）先寫出總反應式N₂H₄＋O₂=N₂＋2H₂O，在堿性條件下，通入氧氣的一極為正極O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－，最后相減得出負極的電極反應式。（4）平衡時A₂為0.3 mol、B₂為0.1 mol、BA₃為0.1 mol，起始時A₂為0.45 mol，已轉化0.15 mol，得出轉化率約為33.3%，并進一步計算出平衡常數。