Question

15．已知前四周期五種元素X、Y、Z、W、T，它們的原子序數(shù)依次增大．X是空氣中含量最多的元素；Y、W位于同周期，W單質(zhì)在常溫下是黃綠色氣體，Y單質(zhì)在其中燃燒發(fā)出黃色火焰；Z的氧化物常用作制備通訊光纖；T是常見金屬，在氧氣中燃燒可以得到具有磁性的黑色物質(zhì)．回答下列問題：
（1）Z位于元素周期表中第三周期第ⅣA族；W基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵．
（2）Y和W的簡(jiǎn)單離子比較，半徑較大的是Cl^-_（填離子符號(hào)）；鍵的極性比較：X-H大于Z-H（填“大于”或“小于”）；Z單質(zhì)和其氧化物比較，熔點(diǎn)較高的是SiO₂（填化學(xué)式）．
（3）向T單質(zhì)與稀硫酸反應(yīng)后的溶液中滴加足量的NaOH溶液，能觀察到的現(xiàn)象是先生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；X與Y形成的原子個(gè)數(shù)比為1：3的簡(jiǎn)單化合物可與水反應(yīng)生成兩種堿，寫出該物質(zhì)與醋酸溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式Na₃N+4CH₃COOH→CH₃COONH₄+3CH₃COONa．
（4）一定條件下，在水溶液中1molW^-、WO${\;}_{x}^{-}$（z=1，2，3，4等）的能量（kJ）相對(duì)大小如圖所示．
①D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的微粒是ClO₄^-（填離子符號(hào)）．
②寫出B→A+C反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol（用離子符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 前四周期五種元素X、Y、Z、W、T，它們的原子序數(shù)依次增大．X是空氣中含量最多的元素，則X為N元素；Y、W位于同周期，單質(zhì)在常溫下是黃綠色氣體，則W為Cl；Y單質(zhì)在其中燃燒發(fā)出黃色火焰，則Y為Na；Z的氧化物常用作制備通訊光纖，則Z為Si；T是常見金屬，在氧氣中燃燒可以得到具有磁性的黑色物質(zhì)，則T為Fe．
（1）主族元素周期數(shù)=電子層數(shù)、主族族序數(shù)=最外層電子數(shù)；W為Cl，原子核外有17個(gè)電子，根據(jù)能量最低原理書寫基態(tài)原子核外電子排布式；
（2）電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大；
電負(fù)性越大，對(duì)鍵合電子吸引力越大，共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)；
Si單質(zhì)和其氧化物SiO₂均屬于原子晶體，鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)越高；
（3）向Fe單質(zhì)與稀硫酸反應(yīng)得到硫酸亞鐵，向后的溶液中滴加足量的NaOH溶液，開始生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，被氧化為氫氧化鐵；
X與Y形成的原子個(gè)數(shù)比為1：3的簡(jiǎn)單化合物為Na₃N，可與水反應(yīng)生成兩種堿，生成NaOH與NH₃，該物質(zhì)與醋酸溶液反應(yīng)時(shí)，可以看做先發(fā)生水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物再與醋酸發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而書寫總反應(yīng)方程式；
（4）①D中Cl元素化合價(jià)為+7價(jià)，化合價(jià)代數(shù)和等于離子所帶電荷，據(jù)此判斷x值確定離子符合；
②B→A+C的反應(yīng)方程式為：3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，根據(jù)離子能量計(jì)算反應(yīng)熱，進(jìn)而書寫熱化學(xué)方程式．

解答 解：前四周期五種元素X、Y、Z、W、T，它們的原子序數(shù)依次增大．X是空氣中含量最多的元素，則X為N元素；Y、W位于同周期，單質(zhì)在常溫下是黃綠色氣體，則W為Cl；Y單質(zhì)在其中燃燒發(fā)出黃色火焰，則Y為Na；Z的氧化物常用作制備通訊光纖，則Z為Si；T是常見金屬，在氧氣中燃燒可以得到具有磁性的黑色物質(zhì)，則T為Fe．
（1）Z為Si，原子核外有3個(gè)電子層、最外層電子數(shù)為3，位于元素周期表中第三周期第ⅣA族；W為Cl，原子核外有17個(gè)電子，基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，
故答案為：三、ⅣA；1s²2s²2p⁶3s²3p⁵；
（2）Cl^-離子比Na⁺離子多1個(gè)電子層，故離子半徑Cl^-＞Na⁺，由于電負(fù)性N＞Si，故鍵的極性：N-H大于Si-H；Si單質(zhì)和其氧化物SiO₂均屬于原子晶體，由于Si-Si鍵長(zhǎng)＞Si-O鍵長(zhǎng)，故Si-O鍵的鍵能更大，其熔點(diǎn)高于晶體硅，
故答案為：Cl^-；大于；SiO₂；
（3）向Fe單質(zhì)與稀硫酸反應(yīng)得到硫酸亞鐵，向后的溶液中滴加足量的NaOH溶液，開始生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，被氧化為氫氧化鐵，看到的現(xiàn)象為：開始白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；
X與Y形成的原子個(gè)數(shù)比為1：3的簡(jiǎn)單化合物為Na₃N，可與水反應(yīng)生成兩種堿，生成NaOH與NH₃，該物質(zhì)與醋酸溶液反應(yīng)時(shí)，可以看做先發(fā)生水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物再與醋酸發(fā)生反應(yīng)，故與醋酸的化學(xué)方程式為：Na₃N+4CH₃COOH→CH₃COONH₄+3CH₃COONa，
故答案為：先生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；Na₃N+4CH₃COOH→CH₃COONH₄+3CH₃COONa；
（4）①根據(jù)圖象知，D中Cl元素化合價(jià)為+7價(jià)，則7+（-2）x=-1，解得x=4，所以ClO_x^-中x為4，則D為ClO₄^-，故答案為：ClO₄^-；
②B→A+C的反應(yīng)方程式為：3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反應(yīng)熱=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol，所以該熱化學(xué)反應(yīng)方程式為3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol，
故答案為：3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol；

點(diǎn)評(píng) 本題考查位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)關(guān)系綜合應(yīng)用，推斷元素是解題關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．