Question

（16分）X、Y、Z三种短周期元素，其单质在常温下均为无色气体，它们的原子序数之和为16。在适当条件下三种单质两两化合，可发生如右图所示变化。己知l个B分子中含有Z元素的原子个数比C分子中含有Z元素的原子个数少1个。请回答下列问题：

（1）由 X、Y、Z三种元素共同组成的三种不同种类的常见化合物的化学式为            ，相同浓度上述水溶液中由水电离出的c(H⁺)最小的是                 （填写化学式）。

（2）Allis-Chalmers制造公司发现可以用C作为燃料电池的燃料，以氢氧化钾溶液为介质，反应生成对环境无污染的常见物质，试写出该电池负极的电极反应式                           ，溶液中OH^-向          极移动（填“正”或“负”）。

（3）Z分别与X、Y两元素可以构成18个电子分子甲和乙，其分子中只存在共价单键，常温下甲、乙均为无色液体，甲随着温度升高分解速率加快。

①乙能够将CuO还原为Cu₂O，已知每lmol乙参加反应有4mole^- 转移，该反应的化学方程式为   。

②将铜粉末用10%甲和3.0mol•L^-1H₂SO₄混合溶液处埋，测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表：

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
铜的平均溶解速率 （×10^-3mol•L^-1·min^-1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

由表中数据可知，当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是 

_____________________________________________________。

③实验室可用甲作试剂取X的单质，发生装置可选用下图中的       （填装置代号）。

Answer

（1）HNO3、NH4NO3、NH3·H2O （3分） HNO3 （1分）

（2）4NH3 + 12OH - 12e- ＝2N2 + 12H2O （3分） 负（2分）

（3）①N2H4 + 4CuO ＝ N2↑ + 2Cu2O + 2H2O（3分）

②高于40℃后，H2O2的分解速率加快，c(H2O2)降低，使铜的溶解速率减慢 （2分） ③C （2分）

【解析】

试题分析：X、Y、Z三种短周期元素，其单质在常温下均为无色气体，短周期中形成无色气体单质的只有H2、N2、O2（稀有气体除外），H、N、O原子序数之和为16，故三种元素为H、N、O，三种气体单质相互反应生成H2O、NH3、NO，一个B分子中含有的Z元素的原子个数比一个C分子中少一个，则B为H2O，C为NH3，Z为氢元素．由关系图可知：Z单质与X单质反应生成B（H2O），故X为氧元素；Z单质与Y单质反应生成C（NH3），故Y为氮元素；所以A为NO，则：

（1）由 X、Y、Z三种元素共同组成的三种不同种类的常见化合物一般是酸碱盐，因此化学式分别为HNO3、NH4NO3、NH3·H2O。硝酸和氨水抑制水的电离，硝酸铵水解促进水的电离。硝酸是一元强酸，氨水是一元弱碱，因此相同浓度上述水溶液中由水电离出的c(H+)最小的是HNO3。

（2）原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此在该燃料电池中氨气在负极通入，若以氢氧化钾溶液为介质，反应生成对环境无污染的常见物质，该物质应该是氮气和水，因此该电池负极的电极反应式4NH3 + 12OH - 12e- ＝2N2 + 12H2O。原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以溶液中OH-向负极移动。

（3）Z分别与X、Y两元素可以构成18个电子分子甲和乙，其分子中只存在共价单键，常温下甲、乙均为无色液体，甲随着温度升高分解速率加快，所以甲是双氧水，乙是N2H4。

①乙能够将CuO还原为Cu2O，已知每lmol乙参加反应有4mole- 转移，由于N2H4中氮元素的化合价是－2价，这说明在反应中氮元素化合价升高2个单位，因此其氧化产物是氮气，所以该反应的化学方程式为N2H4 + 4CuO ＝ N2↑ + 2Cu2O + 2H2O。

②由于双氧水不稳定，受热易分解，因此高于40℃后，H2O2的分解速率加快，c(H2O2)降低，使铜的溶解速率减慢。

③在催化剂的作用下双氧水分解生成氧气和水，反应不需要加热，因此选择装置是C。

考点：考查元素推断、水的电离、原电池原理、氧化还原反应以及外界条件对反应速率的影响和氧气制备