(14分)
X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期四種常見的元素。已知:W基態(tài)原子有7個軌道填充了電子;Y與Z原子最外層的電子數(shù)相同,但Y的原子半徑比Z。籞Y2和Y3都具有漂白性,它們分子的空間構(gòu)型都是V型;X的合金在生活中有非常廣泛的用途,X分別與Y、Z形成化合物甲、乙,在甲、乙中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為72.4%和63.64%;丙是由X、Y、Z三種元素組成的一種常見的還原劑,在溶液中反應(yīng)1個陽離子失去1個電子。
(1)W基態(tài)原子的最外層(價層)的電子排布式為 ;X3+最外層電子數(shù)為 ;Y、Z、W三種單質(zhì)與Y、W兩元素形成的化合物四種物質(zhì)的熔點從高到低的排序是 。(填化學(xué)式)
(2)寫出在溶液中,丙與酸性高錳酸鉀反應(yīng)的離子方程式: 。
(3)檢驗ZY2的方法是(寫出操作步驟和實驗現(xiàn)象) 。
(4)高溫下甲與W單質(zhì)劇烈反應(yīng)。在25℃、101kPa下測得每轉(zhuǎn)移3mol e-放熱416.4kJ該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 。
(1)3s23p1、13(各1分共2分)、Al2O3、、 Al 、S、 O2(或O3) (3分)
(2)8H++5Fe2++MnO4-=4H2O+5Fe3++Mn2+(3分)
(3)方法一:將氣體通入品紅溶液,溶液褪色,然后加熱,溶液又現(xiàn)紅色;方法二:將氣體通入溴水,溴水褪色,再向溶液中滴入BaCl2溶液,有白色沉淀產(chǎn)生。(2分)(其他答案合理也可得分)(4)3Fe3O4(s)+8Al(s)= 4 Al2O3(s)+9 Fe (s);∆=-3331.2kJ/mol(4分)
【解析】S、p能級分別有一個、三個軌道,現(xiàn)W基態(tài)原子有7個軌道填充了電子,則1s2s2p3s共6個軌道填滿了電子,3p只能有一個電子,所以W為Al ,最外層電子排布為3s23p1;Y與Z原子最外層的電子數(shù)相同,說明同主族又Y的原子半徑比Z小且ZY2和Y3都具有漂白性,它們分子的空間構(gòu)型都是V型,推知Y、Z分別為O 、S;X的合金在生活中有非常廣泛的用途,X分別與O、S形成化合物甲、乙,丙是由X、Y、Z三種元素組成的一種常見的還原劑,在溶液中反應(yīng)1個陽離子失去1個電子,推知X為Fe不是Al,F(xiàn)e3+最外層電子數(shù)為13,F(xiàn)e2+可被MnO4-氧化。n(Fe)/n(O)= 72.4/56:27.6/16=3/4 ,甲為Fe3O4;n(Fe)/n(S)=63.64/56:36.36/32=1:1,乙為FeS;丙是FeSO4。Y、Z、W三種單質(zhì)與Y、W兩元素形成的化合物四種物質(zhì)分別為O2(或O3)、、S、Al、Al2O3 ,其中Al2O3為原子晶體熔點最高,Al為金屬晶體熔點次之,O2(或O3)、、S為分子晶體,熔點從高到低的排序是Al2O3、、 Al 、S、 O2(或O3),SO2的檢驗可用品紅溶液或用溴水(或氯水)將其氧化為SO42-,再檢驗SO42-即可,高溫下甲與W單質(zhì)劇烈反應(yīng)。在25℃、101kPa下測得每轉(zhuǎn)移3mol e-放熱416.4kJ,則生成9 mol Fe轉(zhuǎn)移24mol e-,放熱3331.2kJ。
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元素 | 部分結(jié)構(gòu)知識 | 部分性質(zhì) |
X | X的單質(zhì)由雙原子分子構(gòu)成,分子中有14個電子 | X有多種氧化物,如XO、XO2、X2O4等;通常情況下XO2與X2O4共存 |
Y | Y原子的次外層電子數(shù)等于最外層電子數(shù)的一半 | Y能形成多種氣態(tài)氫化物 |
Z | Z原子的最外層電子數(shù)多于4 | Z元素的最高正化合價與最低負(fù)化合價代數(shù)和等于6 |
W | W原子的最外層電子數(shù)等于2n-3(n為原子核外電子層數(shù)) | 化學(xué)反應(yīng)中W原子易失去最外層電子形成Wn+ |
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