X、Y、Z、W均为含有10电子的微粒,W为离子,X、Y、Z为分子,且X与Z分子中含有的共用电子数之比为3:4.
(1)X的电子式______;若实验室用如图所示装置制取X,则制取X的化学反应方程式为______.
(2)已知:W+X+H2O→白色沉淀,为进一步确定W,进行如下实验,请补全实验操作、现象和结论:取上述白色沉淀少量置于试管中,______.
(3)常温下,取10ml pH=a的Y的稀溶液,加水稀释时pH随溶液体积的变化如图所示,则Y的化学式为______,下列叙述正确的是______
①Y溶于水部分电离
②稀释后所有离子的浓度均减小
③Y的水溶液通常保存在玻璃瓶中
④稀释后,阴离子的物质的量浓度之和增大
(4)已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol.现有Z和H2 的混合气体共0.2mol,与O2完全燃烧生成H2O(l)和CO2(g),转移电子的物质的量为1.0mol,放出的热量为117.6kJ.写出Z完全燃烧的热化学反应方程式______.写出Z和O2在KOH溶液中构成燃料电池的负极的电极反应式______.
(1)10个电子的微粒有:分子:CH4、NH3、H2O、HF、Ne;阴离子:N3-、O2-、F-、OH-、NH2-;
阳离子:Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+.
根据X与Z分子中含有的共用电子数之比为3:4,即可确定X为NH3,含有3对共用电子对;Z为CH4,含有4对共用电子对.
实验室制取氨气的原理为:氨盐+碱
氨气,氨盐通常用NH4Cl,碱通常用Ca(OH)2.加热
则X的电子式:
,实验室制取氨气的方程式为:Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O. △ .
故答案为:
;Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O; △ .
(2)根据W+X+H2O→白色沉淀,W为离子,X为NH3,溶于水即得氨水,能与氨水反应生成白色沉淀的离子W可能为
Mg2+、Al3+,生成的白色沉淀可能为Mg(OH)2、Al(OH)3,Mg(OH)2白色沉淀不与NaOH反应,Al(OH)3白色沉淀与
NaOH反应,方程式为:Al(OH)3+NaOH═NaAlO2+2H2O,使白色沉淀消失.所以为进一步确定W离子,只需取上述白色沉淀少量置于试管中,加氢氧化钠溶液,观察是否溶解,若能溶解则W是Al3+,若不能溶解则W是Mg2+.
故答案为:加入氢氧化钠溶液(或足量氢氧化钠溶液),若观察到白色沉淀溶解(或白色沉淀全部溶解),则证明W为Al3+;若观察到白色沉淀不溶解,则证明W为Mg2+;
(3)根据Y为分子,且常温下取10ml pH=a的Y的稀溶液,加水稀释时pH随溶液体积的变化而增大,
稀释至1000ml时PH<a+2,则Y的水溶液为弱酸,即为氢氟酸,Y化学式为HF.
下列叙述中①Y溶于水部分电离,由于氢氟酸为弱酸,是弱电解质,所以电离程度为部分电离.故①正确;
②稀释后所有离子的浓度均减小,由于溶液体积增大,c(H+)、c(F-)都减小,而溶液中c(H+)?c(OH-)═10-14是一个恒定的值,C(H+)减小,则C(OH-)增大,故②错误;
③Y的水溶液通常保存在玻璃瓶中,由于氢氟酸能与玻璃反应,方程式为:SiO2+4HF═SiF4+2H2O,所以不能保存在玻璃瓶中,故③错误;
④稀释后,阴离子的物质的量浓度之和增大,根据溶液中电荷守恒:C(H+)═C(F-)+C(OH-),而C(H+)减小,所以阴离子的物质的量浓度之和也减小,故④错误.
故答案为:HF;①;
(4)已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol.其热化学方程式为:H2(g)+
O2(g)1 2
H2O(l);△H═-285.8kJ/mol. 点燃 .
Z为CH4,其燃烧化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)
设混合气体中H2的物质的量为x,CH4的物质的量为y,
1molH2转移电子的物质的量为2mol,CH4中碳为-4价,CO2中碳为+4价,则1molCH4转移电子的物质的量为8mol,
H2(g)+
O2(g)1 2
H2O(l);△H═-285.8kJ/mol 点燃 .
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)
则:x+y═0.2mol 2x+8y═1.0mol
解得:x=0.1mol y=0.1mol
即0.1molH2放出的热量为28.58kJ,0.1molCH4放出的热量为117.6kJ-28.58kJ,为89.02 kJ,
则1molCH4放出的热量为890.2 kJ,故热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)△H=-890.2 kJ/mol.
CH4中碳元素化合价为-4价,燃烧转变为CO2中碳为+4价,失去8e-,同时在KOH溶液中反应转变为CO32-和H2O,结合电荷守恒配平可得电极反应式:CH4-8e-+10 OH-=CO32-+7H2O,
故答案为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)△H=-890.2 kJ/mol;CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O.