Question

14．元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途，請根據(jù)周期表中第三周期元素相關(guān)知識回答下列問題：
（1）按原子序數(shù)遞增的順序（稀有氣體除外），以下說法正確的是b．
a．原子半徑和離子半徑均減小
b．金屬性減弱，非金屬性增強
c．氧化物對應(yīng)的水化物堿性減弱，酸性增強
d．單質(zhì)的熔點降低
（2）氧化性最弱的簡單陽離子的結(jié)構(gòu)示意圖是．
（3）晶體硅（熔點1410℃）是良好的半導(dǎo)體材料．由粗硅制純硅過程如下：
  Si（粗）$→_{460℃}^{Cl_{2}}$SiCl₄$\stackrel{蒸餾}{→}$SiCl₄（純）$→_{1100℃}^{H_{2}}$Si（純）
在上述由SiCl₄制純硅的反應(yīng)中，測得每生成1.12 kg純硅需吸收a kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學方程式2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1．
（4）Na₂S溶液長期放置有硫析出，原因為2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-（用離子方程式表示）．
（5）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 平衡常數(shù)為K₁
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g） 平衡常數(shù)為K₂
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的平衡常數(shù)為K₃=$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$（用K₁、K₂來表達）一定條件下，將NO₂與SO₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是bc．
a．體系壓強保持不變               
b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₂和NO的體積比保持不變    
d．每消耗1 mol SO₃的同時生成1molNO₂
測得上述反應(yīng)平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則平衡常數(shù)K=$\frac{8}{3}$．
（6）KClO₃可用于實驗室制O₂，若不加催化劑，400℃時分解只生成兩種鹽，其中一種是無氧酸鹽，另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1：1．寫出該反應(yīng)的化學方程式4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

Answer 1

分析 （1）a．同一周期原子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大；
b．同周期自左而右元素的金屬性減弱、非金屬性增強；
c．元素的金屬性越強，其最高價氧化物的水化物堿性越強，元素的非金屬性越強，其最高價氧化物的水化物酸性越強；
d．硅單質(zhì)為原子晶體，沸點最高；
（2）氧化性最弱的簡單陽離子為Na⁺；
（3）發(fā)生反應(yīng)：2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g），計算生成1molSi吸收的熱量，注明聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫熱化學方程式；
（4）空氣中氧氣具有氧化性，將硫離子氧化為硫單質(zhì)，由電荷守恒可知還生成氫氧根離子；
（5）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 平衡常數(shù)為K₁
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g） 平衡常數(shù)為K₂
則①-②可得：2NO₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g）+2NO（g），故K₃²=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
可逆反應(yīng)到達平衡時，正、逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度、含量保持不變，由此衍生的其它一些物理量不變，注意判斷化學平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生不變，該物理量由變化到不變化，說明反應(yīng)到達平衡；
假設(shè)NO₂與SO₂的起始物質(zhì)的量分別為1mol、2mol，平衡時參加反應(yīng)的NO₂為xmol，利用三段式表示出平衡時各組分的物質(zhì)的量，結(jié)合平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6列方程計算x的值，可得平衡時各組分物質(zhì)的量，由于反應(yīng)前后氣體的化學計量數(shù)不變，用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$計算；
（6）KClO₃可用于實驗室制O₂，若不加催化劑，400℃時分解只生成兩種鹽，一種是無氧酸鹽，應(yīng)為KCl，另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1：1，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知該鹽為KClO₄．

解答 解：（1）a．同一周期，原子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，簡單離子半徑先減小、后增大、再減小，故a錯誤；
b．同周期自左而右元素的金屬性減弱、非金屬性增強，故b正確；
c．應(yīng)描述為最高價氧化物的水化物堿性減弱、酸性增強，故c錯誤；
d．Na、Mg、Al為金屬晶體，沸點升高，Si單質(zhì)為原子晶體，沸點最高，而磷、硫、氯氣為分子晶體，沸點低于Si，故d錯誤，
故選：b；
（2）氧化性最弱的簡單陽離子為Na⁺，離子結(jié)構(gòu)示意圖為：，
故答案為：；
（3）發(fā)生反應(yīng)：2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g），1120gSi的物質(zhì)的量=$\frac{1120g}{28g/mol}$=40mol，生成40mol純硅需要吸收akJ熱量，則生成1mol純硅吸收的熱量為0.025kJ熱量，其熱化學方程式為2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1，
故答案為：2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1；
（4）空氣中氧氣具有氧化性，將硫離子氧化為硫單質(zhì)，由電荷守恒可知還生成氫氧根離子，反應(yīng)離子方程式為：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-，
故答案為：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-；
（5）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 平衡常數(shù)為K₁
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g） 平衡常數(shù)為K₂
則①-②可得：2NO₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g）+2NO（g），故K₃²=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，故K₃=$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$；
a．體系壓強始終保持不變，故a錯誤；
b．混合氣體顏色保持不變，說明二氧化氮濃度保持不變，反應(yīng)到達平衡，故b正確；
c．SO₂和NO的體積比隨反應(yīng)進行減小，SO₂和NO的體積比保持不變，說明反應(yīng)到達平衡，故c正確；
d．每消耗1 mol SO₃的同時生成1molNO₂，均表示逆反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按1：1進行，不能說明到達平衡，故d錯誤；
假設(shè)NO₂與SO₂的起始物質(zhì)的量分別為1mol、2mol，平衡時參加反應(yīng)的NO₂為xmol，則：
          NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
開始（mol）：1       2        0       0
轉(zhuǎn)化（mol）：x       x        x       x
平衡（mol）：1-x     2-x      x       x
平衡時NO₂與SO₂體積比為1：6，則（1-x）：（2-x）=1：6，解得x=0.8，由于反應(yīng)前后氣體的化學計量數(shù)不變，用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$=$\frac{0.8×0.8}{（1-0.8）×（2-0.8）}$=$\frac{8}{3}$，
故答案為：$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$；bc；$\frac{8}{3}$；
（6）KClO₃可用于實驗室制O₂，若不加催化劑，400℃時分解只生成兩種鹽，一種是無氧酸鹽，應(yīng)為KCl，另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1：1，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知該鹽為KClO₄，反應(yīng)方程式為：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄，
故答案為：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

點評 本題考查知識比較綜合，涉及元素周期律、核外電子排布、熱化學方程式書寫、化學平衡常數(shù)有關(guān)計算、化學平衡狀態(tài)判斷、氧化還原反應(yīng)等，屬于拼合型題目，需要學生準備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．