Question

I．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如圖所示，其中Y元素原子的最外層電子數是電子層數的兩倍．
回答下列問題：

X
	Y	Z

（1）Y元素在元素周期表中的位置是

 

．
（2）列舉一個事實證明Y元素與Z元素的非金屬性強弱：

 

．
（3）X的氣態氫化物與其最高價氧化物對應的水化物反應生成鹽．該鹽溶液的pH

 

7（填“＜”、“＞”或“=”），其原因為（用離子方程式表示）

 

．
（4）X元素的某種液態氫化物，分子中含有18個電子，只存在共價單鍵．該物質在堿性溶液中能夠將CuO還原為Cu₂O，同時生成一種參與大氣循環的氣體．該反應的化學方程式為

 

．
II．已知可逆反應：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），平衡常數見下表：

溫度/℃	500	700	850	1 000
平衡常數	2.5	1.7	1.0	0.6

（5）該反應△H

 

0（填“＜”或“＞”）．
（6）850℃時，若向一容積固定的密閉容器中同時充入1.0mol CO、3.0mol H₂O、1.0mol CO₂和x mol H₂，若要使上述反應開始時正向進行，則x應滿足的條件
是

 

．若x=5.0，當反應達到平衡時，n（H₂）=

 

．

Answer 1

分析：I．短周期元素X、Y、Z，由元素在周期表中的位置可知，X處于第二周期，Y、Z處于第三周期，Y元素原子的最外層電子數是電子層數的兩倍，Y原子最外層電子數為6，故Y為S，由位置關系可知推知X為N、Z為Cl，
（1）主族元素，周期數=電子層數、主族族序數=最外層電子數；
（2）根據最高價含氧酸的酸性、氫化物穩定性等驗證非金屬性強弱；
（3）N元素的氣態氫化物與其最高價氧化物對應的水化物反應生成鹽為硝酸銨，其溶液中NH₄⁺離子水解，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性；
（4）N元素的某種液態氫化物，分子中含有18個電子，只存在共價單鍵，則該氫化物為N₂H₄，該物質在堿性溶液中能夠將CuO還原為Cu₂O，同時生成一種參與大氣循環的氣體，該氣體為N₂，根據元素守恒可知還有水生成；
II．（5）根據溫度對平衡常數的影響分析解答；
（6）表示出算濃度商Qc，平衡向正反應進行，則Qc＜K，據此列不等式計算x的取值范圍；
若x=5.0，計算濃度商判斷反應進行方向，設平衡時參加反應氫氣的物質的量為a，利用三段式表示出平衡時各組分的物質的量，再根據平衡常數列方程計算．

解答：解：I．短周期元素X、Y、Z，由元素在周期表中的位置可知，X處于第二周期，Y、Z處于第三周期，Y元素原子的最外層電子數是電子層數的兩倍，Y原子最外層電子數為6，故Y為S，由位置關系可知推知X為N、Z為Cl，
（1）由上述分析可知Y為S，原子有3個電子層、最外層電子數為6，處于第三周期第VIA族，
故答案為：第三周期第VIA族；
（2）酸性：HClO₄＞H₂SO₄或穩定性：HCl＞H₂S等，可以說明非金屬性Cl＞S，
故答案為：酸性：HClO₄＞H₂SO₄或穩定性：HCl＞H₂S；
（3）N元素的氣態氫化物與其最高價氧化物對應的水化物反應生成鹽為硝酸銨，其溶液中NH₄⁺離子水解NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性，即pH＜7，
故答案為：＜；NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；
（4）N元素的某種液態氫化物，分子中含有18個電子，只存在共價單鍵，則該氫化物為N₂H₄，該物質在堿性溶液中能夠將CuO還原為Cu₂O，同時生成一種參與大氣循環的氣體，該氣體為N₂，根據元素守恒可知還有水生成，該反應方程式為：N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O，
故答案為：N₂H₄+4CuO=N₂↑+2Cu₂O+2H₂O；
II．（5）由表中數據可知，溫度越高，平衡常數越小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，故正反應為放熱反應，即△H＜0，
故答案為：＜；
（6）該反應氣體氣體體積不變，可以用物質的量代替濃度表示平衡常數，故濃度商Qc=

1×x

1×3

，由于平衡向正反應進行，則Qc＜K，即

1×x

1×3

＜1，解得x＜3，
若x=5.0，則Qc=

1×5

1×3

=1.67＞1，故反應向逆反應進行，令平衡時氫氣的物質的量為a，則：
           CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
開始（mol）：1       3         1       5
變化（mol）：a       a         a       a
平衡（mol）：1+a     3+a       1-a     5-a 
則

(1-a)×(5-a)

(1+a)×(3+a)

=1，解得a=0.2
故平衡時氫氣的物質的量為5mol-0.2mol=4.8mol，
故答案為：x＜3；4.8mol．

點評：本題屬于拼合型題目，涉及位置結構性質關系應用、化學平衡常數的影響因素與有關計算，難度中等，注意掌握平衡常數的應用．