Question

Q、W、X、Y、Z是5種短周期元素，原子序數逐漸增大；W與Q按1：4形成的化合物A是一種重要能源；W與Y，X與Y組成的化合物是常見的大氣污染物；Y與Z按1：1形成的離子化合物B，其摩爾質量為78g?mol^-1．請回答下列問題．
（1）W在元素周期表中的位置

 

；寫出B的電子式

 

．
（2）寫出A完全燃燒的化學方程式

 

．
（3）將盛有12mL XY₂和Y₂的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應后，剩余2mL 無色氣體，若該剩余氣體為XY，計算原混合氣體中Y₂的體積

 

（寫出簡要計算過程）．
（4）WQ₄Y是21世紀新型燃料，可通過WY和Q₂化合生成，該反應的化學方程式為

 

．近幾年開發的WQ₄Y燃料電池其工作原理如圖所示，寫出a極的電極反應式

 

．

Answer 1

分析：Q、W、X、Y、Z是5種短周期元素，W與Y、X與Y組成的化合物是機動車排出的大氣污染物，機動車排出的大氣污染物常見的有CO和NO，W、X、Y原子序數依次增大，則W為C元素，X為N元素，Y為O元素；W與Q按1：4形成的化合物A是一種重要能源，為CH₄氣體，則Q為H元素；Y與Z按1：1形成的離子化合物B，其摩爾質量為78g?mol^-1，B應為Na₂O₂，則Z為Na元素，
（1）主族元素周期數=電子層數、主族族序數=最外層電子數；Na₂O₂由鈉離子與過氧根離子構成，過氧根離子中O原子之間形成1對共用電子對且都滿足8電子結構；
（2）甲烷完全燃燒生成二氧化碳與水；
（3）NO₂和O₂的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應后，若該剩余氣體為NO，發生反應：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，根據反應的方程式計算；
（4）由題意可知，CO與H₂反應生成CH₃OH；由圖可知，電子從a極流出，a極為原電池負極，負極發生氧化反應，CH₃OH在負極上放電失去電子，堿性條件下生成CO₃^2-、H₂O．

解答：解：Q、W、X、Y、Z是5種短周期元素，W與Y、X與Y組成的化合物是機動車排出的大氣污染物，機動車排出的大氣污染物常見的有CO和NO，W、X、Y原子序數依次增大，則W為C元素，X為N元素，Y為O元素；W與Q按1：4形成的化合物A是一種重要能源，為CH₄氣體，則Q為H元素；Y與Z按1：1形成的離子化合物B，其摩爾質量為78g?mol^-1，B應為Na₂O₂，則Z為Na元素，
（1）W為C元素，有2個電子層，最外層電子數為4，位于周期表第二周期IVA族；
Na₂O₂由鈉離子與過氧根離子構成，過氧根離子中O原子之間形成1對共用電子對且都滿足8電子結構，其電子式為，
故答案為：第二周期IVA族；；
（2）甲烷完全燃燒生成二氧化碳與水，反應方程式為CH₄+2O₂

點燃  .

CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₄+2O₂

點燃  .

CO₂+2H₂O；
（3）盛有12mL NO₂和O₂的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應后，剩余2mL無色氣體，若該剩余氣體為NO，則：
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
6mL           2mL
故發生反應4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃的NO₂、O₂的總體積為12mL-6mL=6mL，故O₂的總體積=6mL×

1

1+4

=1.2mL，
故答案為：1.2mL；
（4）由題意可知，CO與H₂反應生成CH₃OH，該反應的化學方程式為：CO+4H₂

一定條件  .

CH₃OH；
由圖可知，電子從a極流出，a極為原電池負極，負極發生氧化反應，CH₃OH在負極上放電，堿性條件下生成CO₃^2-、H₂O，電極反應式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CO+4H₂

一定條件  .

CH₃OH；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

點評：本題考查結構性質位置關系綜合應用，涉及元素化合物的推斷、常用化學用語、原電池、化學計算等，題目中等，本題的關鍵是正確推斷元素的種類，（4）中電極反應式書寫為易錯點，掌握電極反應式書寫方法．