Question

【題目】短周期五種元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大。A、B、C的單質在常溫下都呈氣態，C原子最外層電子數是電子層數的3倍，C和E位于同主族。1molDAx與足量的A2C反應生成44.8L（標準狀況）G氣體。A、B的單質依次為G、T，在密閉容器中充入一定量的G、T，一定條件下發生反應G+T→W（未配平），測得各物質的濃度如表所示。

物質	T	G	W
10min時，c/(mol/L)	0.5	0.8	0.2
20min時，c/(mol/L)	0.3	0.2	0.6

回答下列問題：

(1)A、B、C能組成既含離子鍵又含共價鍵的化合物，該化合物的化學式為_________。

(2)B、C、D、E的簡單離子中，離子半徑由大到小排序為__________。(用離子符號表示)

(3)J、L是由A、B、C、E四種元素組成的兩種常見酸式鹽，J、L混合可產生有刺激性氣味的氣體，寫出這兩種溶液發生反應的離子方程式_______；J、L中能使酸性高錳酸鉀溶液退色的是_______(填化學式)。

(4)B2A4-C2堿性燃料電池放電效率高。該電池放電時生成B2和A2C，正極反應式為_____；電池工作一段時間后，電解質溶液的pH_____（填“增大”“減小”或“不變”）。

(5)由A、B、C、D四種元素組成的單質、化合物在一定條件下的轉化關系（部分條件和產物已省略）如圖所示，已知M耐高溫。

①X的電子式為______；W的結構式為________。

②已知W與乙反應生成K和甲是某重要化工生產步驟之一，提高其反應速率的方法除增大反應物濃度、增大壓強外，還有______、______。

Answer 1

【答案】NH4NO3或NH4NO2 S2->N3->O2->Mg2+ H++HSO3-=H2O+SO2↑ NH4HSO3 O2+H2O+4e-=4OH- 減小 升高溫度 加入催化劑

【解析】

C原子最外層電子數是電子層數的3倍，可推知C為O元素；短周期五種元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大。A、B、C的單質在常溫下都呈氣態，可中A是H元素；B是N元素；C和E位于同主族，則E是S元素；D原子序數大于O，小于S，A2C是H2O，1molDAx與足量的A2C反應生成44.8L（標準狀況）G氣體，n(G)=44.8L÷22.4L/mol=2mol，說明G是H2，D為+2價的Mg元素。然后根據物質的性質分析推斷，進行解答。

根據上述分析可知A是H元素，B是N元素，C是O元素，D是Mg元素，E是S元素。

(1) A、B、C三種元素分別是H、N、O，三種元素能組成既含離子鍵又含共價鍵的化合物，該化合物可能為NH4NO3、NH4NO2；

(2)B、C、D、E元素分別是N、O、Mg、S，離子核外電子層數越多，離子半徑越大；對于電子層數相同的元素，離子的核電荷數越大，離子半徑越小；S2-核外有3個電子層，N3-、O2-、Mg2+離子核外有2個電子層，所以四種元素形成的簡單離子中，離子半徑由大到小排序為S2->N3->O2->Mg2+；

(3)J、L是由A、B、C、E四種元素組成的兩種常見酸式鹽，則這兩種鹽為NH4HSO3、NH4HSO4，硫酸氫銨是強酸的酸式鹽，在溶液中以H+形式存在，亞硫酸氫銨是弱酸的酸式鹽J、L混合可產生有刺激性氣味的氣體，這兩種溶液發生反應的離子方程式H++HSO3-=H2O+SO2↑；J、L中，NH4HSO3中的S為+4價，具有還原性，能被具有強氧化性的高錳酸鉀溶液氧化，因此能使酸性高錳酸鉀溶液退色的是NH4HSO3；

(4)B2A4是N2H4，C2是O2，在堿性環境中該燃料電池放電效率高。該電池放電時生成N2和H2O，在正極上O2獲得電子，發生還原反應變為OH-，正極的反應式為O2+H2O+4e-=4OH-；在負極上N2H4失去電子，與溶液中的OH-結合形成N2和H2O，電極反應式為：N2H4-4e-+4 OH-=N2+4H2O，總反應方程式為：N2H4+O2=N2+2H2O，可見電池工作一段時間后，電解質溶液中溶質的物質的量不變，但由于溶液的體積增大，所以溶液的pH減小；

(5)由A、B、C、D四種元素組成的單質、化合物已知M耐高溫，說明M是離子化合物，結合這幾種物質的轉化關系及物質的性質可知X是Mg3N2，Y是Mg(OH)2；M是MgO；W是NH3；甲是H2O，乙是O2；K是NO；F是NO2。

①X是Mg3N2，Mg3N2是離子化合物，其電子式為；W為NH3，在該分子中，N原子與3個H原子形成3個共價鍵，結構式為；

②NH3與O2在催化劑存在條件下，加熱發生氧化反應，產生NO和水，該反應是工業上制取硝酸的重要化學反應，反應方程式為4NH3+5O24NO+6H2O，根據一些化學反應速率的因素，要提高該反應速率，除了可以增大反應物濃度、增大壓強外，還有升高溫度、使用合適的催化劑。