Question

下表是部分短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)．

元素代號(hào)	U	V	W	X	Y	Z	M
原子半徑/nm	0.037	0.157	0.074	0.075	0.077	0.143	0.102
主要化合價(jià)	+1	+1	-2	-3，+5	+2，+4	+3	-2，+6

請(qǐng)回答：
（1）X在元素周期表中的位置是

 

．
（2）V、W、Z三種元素的離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，三者的離子半徑由大到小順是

 

（用離子符號(hào)表示）；并用離子方程式表示出Z離子可作凈水劑的原
因

 

．
（3）將少量的V₂W₂固體投入到Na₂S溶液中，只觀(guān)察到有沉淀產(chǎn)生．寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式

 

．
（4）W、X、Y分別與U均可形成10電子共價(jià)化合物，晶體類(lèi)型均為

 

晶體，其中X、與U形成化合物的電子式為

 

．1gYU₄氣體完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)，放出a KJ的熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

；若將其作為燃料，空氣作為氧化劑，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，并選擇適當(dāng)?shù)亩栊噪姌O，組成原電池．寫(xiě)出該電池工作時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,微粒半徑大小的比較

專(zhuān)題：元素周期律與元素周期表專(zhuān)題

分析：主族元素中，元素的最高化合價(jià)與其族序數(shù)相等，元素的最低化合價(jià)數(shù)值=族序數(shù)-8，同一周期中，元素的原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一主族中，元素的原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而增大，
根據(jù)表中數(shù)值知，U、V都有+1價(jià)，處于IA族元素，且V的原子半徑較大，V是Na元素，U是H元素；
W、M都有-2價(jià)，處于VIA族元素，M有+6價(jià)，則W是O元素，M是S元素；
Z有+3價(jià)，屬于第IIIA族元素，其原子半徑小于鈉，所以Z是Al元素；
X有+5、-3價(jià)，是第VA族元素，原子半徑小于S原子，則X是N元素；
Y有+2、+4價(jià)，是第IVA族元素，Y的原子半徑大于X，所以Y是C元素；
結(jié)合元素、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分析解答．

解答： 解：依據(jù)分析可知：U為氫，V為鈉，W為氧，X為氮，Y為碳，Z為鋁，M為硫，
（1）X是N元素，其原子核外有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)是5，則X在元素周期表中的位置是第二周期第VA族，故答案為：第二周期ⅤA族；
（2）V、W、Z三種元素的離子分別是Na⁺、O ^2-、Al ³⁺，電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，其離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，所以三者的離子半徑由大到小的順序O^2-＞Na⁺＞Al³⁺；
Al³⁺易水解生成氫氧化鋁膠體Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，膠體具有吸附性，所以能凈水，
故答案為：O^2-＞Na⁺＞Al³⁺；Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（3）V₂W₂為Na₂O₂，投入到Na₂S溶液中只觀(guān)察到有沉淀產(chǎn)生，則發(fā)生反應(yīng)為：Na₂O₂+S^2-+2H₂O=S↓+4OH^-，故答案為：Na₂O₂+S^2-+2H₂O=S↓+2Na⁺+4OH^-；
（4）W、X、Y分別與U均可形成10電子共價(jià)化合物分別是水、氨氣、甲烷，這幾種物質(zhì)晶體中的構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體，CH₄中正負(fù)電荷重心重合，為非極性分子，1gCH₄氣體完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)，放出a KJ的熱量，則16g甲烷完全燃燒放出熱量為：16akJ，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=16aKJ/mol；將甲烷作燃料，以熔融的K₂CO₃為電解質(zhì)，空氣作為氧化劑，并選擇適當(dāng)?shù)亩栊噪姌O，組成原電池，負(fù)極上甲烷失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，
故答案為：分子晶體；CH₄；CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-16aKJ/mol；CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題以元素推斷為載體，考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、常用化學(xué)用語(yǔ)書(shū)寫(xiě)、元素化合物性質(zhì)等、離子半徑比較、離子濃度比較、原電池原理等，題目難度中等，（5）中注意根據(jù)原電池反應(yīng)的本質(zhì)進(jìn)行書(shū)寫(xiě)．