2．已知X、Y、Z为三种主族元素，可分别形成X^n＋、Y^m＋、Z^n－三种离子，已知m>n且X、Y、Z三种原子的M层电子数均为奇数。下列说法中不正确的是(　)

A．三种离子中，Y^m＋的离子半径最小

B．Z的最高价氧化物对应水化物的分子式为H_nZO₄

C．X、Y、Z一定在同一周期，且原子半径Z>X>Y

D．三种元素相应的最高价氧化物对应水化物之间两两会发生反应

[解析]　根据题中X、Y、Z之间的相互关系，可以推断出X、Y、Z分别为Na、Al、Cl元素。Na^＋、Al^3＋、Cl^－三种离子中Al^3＋的离子半径最小，A项正确；Cl的最高价氧化物对应水化物的分子式为HClO₄，B项正确；Na、Al、Cl元素同处于第三周期，其原子半径为Na>Al>Cl，即X>Y>Z，C项错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，D项正确。

[答案]　C

1．短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增，其原子的最外层电子数之和为13。X与Y、Z位于相邻周期，Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者是Y原子最外层电子数的3倍。下列说法正确的是(　)

A．X的氢化物与X的最高价氧化物对应水化物能发生化合反应

B．Y的氧化物是共价化合物

C．X和Z的最高价氧化物对应水化物都是弱酸

D．液态X的氢化物气化破坏了化学键

[解析]　Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍，X原子内层应为2个电子，Z原子最外层电子数为6个，根据题意，Z应在第3周期，所以Z为S。Z原子最外层电子数为Y原子最外层电子数的3倍，且Y、Z同周期，Y为Mg。根据最外层电子数之和为13，X为N。逐项分析，不难得知答案。

[答案]　A

2．化合物的特性

(1)Al₂O₃、Al(OH)₃的两性。既能与强酸反应又能与强碱反应。

(2)SO₂、HClO、Na₂O₂、H₂O₂的漂白性。

(3)HClO₄为最强的无机含氧酸。

(4)HF是HX中唯一的弱酸。

(5)NH₃是中学阶段唯一的碱性气体。

(6)H₂SiO₃是无机酸唯一的难溶酸。

(7)H₂O、H₂O₂是两种常见的无色液体。

　(2014·海口检测)在A、B、C、D、E五种短周期元素中，A、B、C三种元素的原子序数依次增大，A、C都能与B按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物，但常温时A、B形成的化合物呈液态，C、B形成的化合物呈固态。D的原子最外层电子数最多，E的核电荷数最大，D与E能形成气态物质ED₄。

(1)五种元素原子的半径从大到小的顺序是____________________(填元素符号)；

(2)A与B形成的化合物中，含非极性键的化合物的结构式为________；

(3)D、E所形成氢化物的稳定性由强到弱的顺序是______________(填具体的化学式)；

(4)写出工业上制E单质的化学方程式______________________________________。

[解析]　由A与B按原子个数比1∶1或2∶1形成液态化合物可知，A为氢，B为氧，由C与B按原子个数比1∶1或2∶1形成固态化合物知C为钠，D与E能形成气态物质ED₄，D最外层电子数最多，D在第ⅦA族，由气态ED₄知，D为氟，E为硅。H 和O元素形成H₂O、H₂O₂两种氢化物；氧和钠元素可形成原子个数比为1∶1的Na₂O₂。

[答案]　(1)Na、Si、O、F、H　(2)HOOH

(3)HF＞SiH₄　(4)2C＋SiO₂Si＋2CO↑

二、利用元素及其化合物的特性推断

1．元素的特性

(1)形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C。

(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。

(3)地壳中含量最多的元素、氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。

(4)单质最轻的元素：H；最轻的金属单质：Li。

(5)单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。

(6)最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Al。

(7)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物能起化合反应的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S。

(8)元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。

(9)最活泼的非金属元素(或无正价的元素、无含氧酸的非金属元素、其无氧酸可腐蚀玻璃的元素，其气态氢化物最稳定的元素或阴离子的还原性最弱的元素)：F。

(10)自然界最活泼的金属元素(或最高价氧化物的水化物碱性最强的元素、阳离子氧化性最弱的元素)：Cs。

3．几个重要关系式

①核外电子层数＝周期数(对于大部分元素来说)；

②主族序数＝最外层电子数＝最高正价＝8－|最低负价|

③|最高正价|－|最低负价|＝

　短周期元素A、B、C的原子序数依次增大，其原子的最外层电子数之和为10，A与C在周期表中位置上下相邻，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，下列有关叙述不正确的是(　)

A．A与C可形成共价化合物

B．A的氢化物的稳定性大于C的氢化物的稳定性

C．原子半径A<B<C

D．B的氧化物的熔点比A的氧化物的熔点高

[解析]　A与C在周期表中位置上下相邻，A、C同主族，且A在第二周期，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，B为镁，据A、B、C三原子的最外层电子数之和为10，则A为碳，C为硅，A与C可形成共价化合物SiC，CH₄的稳定性大于SiH₄的，MgO为离子晶体，A的氧化物为分子晶体，MgO的熔点高。原子半径B>C>A。

[答案]　C

　W、X、Y、Z均为短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7∶17；X与W同主族；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半；Z与W位于同周期，它们能形成ZW型离子化合物，下列判断正确的是(　)

A．氢化物的稳定性：H_nX＜H_nW

B．原子序数：W＞Y＞Z＞X

C．离子的还原性：X＞W

D．原子半径：Y＞Z＞X

[解析]　依题意知，W为Cl；X与W同主族，则X为F；F与Cl的原子序数之和为26，则Y为Al，Z与W(Cl)都在第3周期，且它们形成ZW型离子化合物，则Z为Na。即它们在周期表的相对位置为：

逐项分析：A应为H_nX＞H_nW，A错，B正确；C应为：X＜W，C错；D应为Z＞Y＞X，D错。

[答案]　B

2．根据核外电子的排布规律

(1)最外层电子规律

(2)“阴三阳四”规律

某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期。若为阳离子，则位于第四周期。

(3)“阴上阳下”规律

电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期——“阴上阳下”规律。

一、根据元素在周期表中位置推断

1．熟悉主族元素在周期表中的特殊位置

(1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al。

(2)族序数等于周期数2倍的元素：C、S。

(3)族序数等于周期数3倍的元素：O。

(4)周期数是族序数2倍的元素：Li。

(5)周期数是族序数3倍的元素：Na。

(6)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si。

(7)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。

(8)除H外，原子半径最小的元素：F。

(9)最高正价不等于族序数的元素：O、F。

2．科学研究发现纳米Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂。

Ⅰ.下表为制取Cu₂O的四种方法：

(1)工业上常用方法②和方法③制取Cu₂O，而很少用方法①，其原因是_____________________。

(2)已知：2Cu(s)＋O₂(g)===Cu₂O(s)　ΔH＝－169 kJ·mol^－1，C(s)＋O₂(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol^－1，Cu(s)＋O₂(g)===CuO(s)　ΔH＝－157 kJ·mol^－1，则方法①发生的反应为2CuO(s)＋C(s)===Cu₂O(s)＋CO(g)　ΔH＝______kJ·mol^－1。

(3)方法②采用离子交换膜控制电解液中OH^－的浓度来制备纳米Cu₂O，装置如图所示，该电池的阳极反应式为_____。

(4)方法③为加热条件下用液态肼(N₂H₄)还原新制Cu(OH)₂悬浊液来制备纳米Cu₂O，同时放出N₂，该制法的化学反应方程式为_________________________。

(5)方法④的化学反应方程式为___________________________________。

Ⅱ.用制得的Cu₂O进行催化分解水的实验。

(6)一定温度下，在2 L密闭容器中加入纳米Cu₂O并通入0.10 mol水蒸气，发生反应：2H₂O(g) 2H₂(g)＋O₂(g)　ΔH＝＋484 kJ·mol^－1，不同时段产生O₂的量见下表：

前20 min的反应速率v(H₂O)＝__________，该反应的平衡常数表达式K＝__________，达平衡时，至少需要吸收的光能为________kJ(保留两位有效数字)。

(7)用以上四种方法制得的Cu₂O在某相同条件下分别催化分解水，产生氢气的速率v随时间t变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是________(填序号)。

A．③④方法制得的Cu₂O催化效率相对较高

B．④方法制得的Cu₂O作催化剂时，水的平衡转化率最高

C．催化效果与Cu₂O颗粒的大小、表面活性等有关

D．Cu₂O催化分解水时，需要适宜的温度

[解析]　本题通过物质的制备，考查反应的热效应、电化学等知识。

(1)方法①中高温浪费能源，更重要的是反应可能产生铜单质，从而造成产物不纯。

(2)把所给三个方程式标注为a、b、c，根据盖斯定律用化学方程式叠加法：a＋b－c×2，即可得出反应：2CuO(s)＋C(s)===Cu₂O(s)＋CO(g)　ΔH＝＋34.5 kJ·mol^－1。

(3)电解池的阳极发生氧化反应，铜失去电子转化为Cu₂O，电极反应式为2Cu－2e^－＋2OH^－===Cu₂O＋H₂O，这里是碱性介质，不能写成2Cu－2e^－＋H₂O===Cu₂O＋2H^＋。

(4)反应的方程式为4Cu(OH)₂＋N₂H₄2Cu₂O↓＋N₂↑＋6H₂O。

(5)方法④的化学反应方程式为CH₂OH(CHOH)₄CHO＋2Cu(OH)₂CH₂OH(CHOH)₄COOH＋Cu₂O↓＋2H₂O。

(6)由题可得v(H₂O)＝2v(O₂)＝2×0.001 0 mol÷2 L÷20 min＝5.0×10^－5 mol·L^－1·min^－1，在这里通过计算氧气表示的化学反应速率再转换成水表示的化学反应速率，比直接用水计算简便得多。平衡时产生氧气0.0020 mol，需要吸收的光能为0.002 0 mol×484 kJ·mol^－1＝0.968 kJ≈0.97 kJ，注意题目中要求的有效数字是两位。

(7)催化剂只能影响化学反应速率而不能改变转化率，故B选项错误。

[答案]　Ⅰ.(1)反应不易控制，易还原产生Cu，从而导致产物不纯，且高温浪费能源

(2)＋34.5

(3)2Cu－2e^－＋2OH^－===Cu₂O＋H₂O

(4)4Cu(OH)₂＋N₂H₄2Cu₂O↓＋N₂↑＋6H₂O

(5)CH₂OH(CHOH)₄CHO＋2Cu(OH)₂

CH₂OH(CHOH)₄COOH＋Cu₂O↓＋2H₂O

Ⅱ.(6)5.0×10^－5 mol·L^－1·min^－1　　0.97　(7)ACD

1．随着世界工业经济发展、人口剧增，能源及世界气候都面临着越来越严重的问题。如何降低大气中CO₂的含量及有效开发利用CO₂引起了全世界的普遍关注。

(1)CO₂与H₂可用来合成可再生能源甲醇，已知CH₃OH(l)的燃烧热为726.5 kJ·mol^－1、H₂(g)的燃烧热为285.8 kJ·mol^－1，则CO₂(g)＋3H₂(g)===CH₃OH(l)＋H₂O(l)　ΔH＝________。

(2)现将0.8 mol CO₂和2.4 mol H₂充入容积为20 L的密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是________(填序号)。

A．该反应在低温下能自发进行

B．当容器内CO₂气体的体积分数恒定时，该反应已达平衡状态

C．若其他条件不变，实验测得平衡常数：K(T₁)>K(T₂)，则T₁<T₂

D．现有该反应的X、Y两种催化剂，X能使正反应速率加快约5×10⁵倍、Y能使逆反应速率加快约8×10⁶倍(其他条件相同)；故在生产中应该选择X为催化剂更合适

(3)该反应进行到45 s时达到平衡，此时CO₂的转化率为68.75%。图中的曲线表示该反应在前25 s内反应过程中CO₂的浓度变化。

若反应持续至70 s，请在图中用实线画出25 s至70 s的反应过程曲线。

[解析]　(1)利用盖斯定律的计算有两种方法：

第一种方法：设计一个循环。

上式中始态为CO₂(g)＋3H₂(g)，终态为CO₂(g)＋3H₂O(l)，所以有ΔH＋ΔH₂＝ΔH₁，得ΔH＝ΔH₁－ΔH₂＝－130.9 kJ·mol^－1。

第二种方法：化学方程式叠加法。

利用H₂(g)和CH₃OH(l)的燃烧热书写热化学方程式：

H₂(g)＋0.5O₂(g)===H₂O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol^－1　①

CH₃OH(l)＋1.5O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O(l)　ΔH＝－726.5 kJ·mol^－1　②

由①×3－②得ΔH＝－130.9 kJ·mol^－1。

(2)由于这是一个放热反应，同时是一个熵减小的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS，低温有利于反应自发进行，A正确。由于产物均为液体，CO₂气体的体积分数恒定不变，B不正确。这是一个放热反应，温度越高平衡常数越小，C正确。催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率，故在生产中应该选择Y为催化剂更合适，D不正确。

(3)平衡时c(CO₂)＝0.040 mol·L^－1×(1－68.75%)＝0.012 5 mol·L^－1，用曲线连至45 s，纵坐标的数值为0.0125。

[答案]　(1)－130.9 kJ·mol^－1　(2)AC

(3)

13．CH₄(g)＋3CO₂(g)===4CO(g)＋2H₂O(g)

ΔH＝＋241.7 kJ·mol^－1

这些热化学方程式并不都是教材中的。看了上述热化学方程式，仿佛一切皆有可能，当然无须记住这些热化学方程式，这只是一个载体，一般该类题以新能源为背景，以此开始，利用盖斯定律进行计算，结合化学平衡、电化学等知识组成一道综合题。所以在高三复习中应重视化学与社会生活的联系，拓展学科知识，同时要以化学计算为基本，关注化学学科思想(如质量守恒、电荷守恒等)在化学计算中的运用。

　(2013·新课标全国卷Ⅰ)二甲醚(CH₃OCH₃)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H₂、CO和少量的CO₂)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

(ⅰ)CO(g)＋2H₂(g)===CH₃OH(g)

ΔH₁＝－90.1 kJ·mol^－1

(ⅱ)CO₂(g)＋3H₂(g)===CH₃OH(g)＋H₂O(g)

ΔH₂＝－49.0 kJ·mol^－1

水煤气变换反应：

(ⅲ)CO(g)＋H₂O(g)===CO₂(g)＋H₂(g)

ΔH₃＝－41.1 kJ·mol^－1

二甲醚合成反应：

(ⅳ)2CH₃OH(g)===CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)

ΔH₄＝－24.5 kJ·mol^－1

请回答：

由H₂和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为__________________________。

根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响______________________________。

[解析]　写出由H₂和CO直接制备二甲醚的化学方程式：4H₂＋2CO=== CH₃OCH₃＋H₂O。

由(ⅰ)得：2CO(g)＋4H₂(g)===2CH₃OH(g)　ΔH₁＝(－90.1)×2 kJ·mol^－1；

由(ⅳ)得：2CH₃OH(g)===CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)　ΔH₄＝－24.5 kJ·mol^－1；

以上两式相加得所求热化学方程式的ΔH＝(－90.1×2)kJ·mol^－1＋(－24.5)kJ·mol^－1＝－204.7 kJ·mol^－1。故热化学方程式为4H₂(g)＋2CO(g)===CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)　ΔH＝－204.7 kJ·mol^－1。

直接制备二甲醚的反应为气体分子数减少的反应，压强升高，平衡右移，CO和H₂的转化率都增大，CH₃OCH₃的产率增加。同时压强升高使CO和H₂的浓度增加，反应速率也增大。

[答案]　2CO(g)＋4H₂(g)===CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)　ΔH＝－204.7 kJ·mol^－1　 该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H₂转化率增大，CH₃OCH₃产率增加。压强升高使CO和H₂浓度增加，反应速率增大