Question

18．X、Y、Z、W為四種短周期元素，其中Y元素原子核外最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，它們?cè)谥芷诒碇械南鄬?duì)位置如表所示：

X	Y
	Z	W

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）W位于周期表中第三周期，第ⅦA族；
（2）X可形成雙原子分子，其分子的電子式是；Y和氫元素形成的10電子微粒中常見(jiàn)+1價(jià)陽(yáng)離子為H₃O⁺（填化學(xué)式，下同）；Z和氫元素形成的18電子微粒中常見(jiàn)的-1價(jià)陰離子的水解方程式HS^-+H₂O?H₂S+OH^-．
（3）工業(yè)上將干燥的W單質(zhì)通入熔融的Z單質(zhì)中可制得化合物Z₂W₂，該物質(zhì)可與水反應(yīng)生成一種能使品紅溶液褪色的氣體，0.2mol該物質(zhì)參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移0.3mol電子，其中只有一種元素化合價(jià)發(fā)生改變，寫(xiě)出Z₂W₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式2S₂Cl₂+2H₂O═3S↓+SO₂↑+4HCl．
（4）將0.20molZY₂和0.10molO₂充入一個(gè)固定容積為5L的密閉容器中，在一定溫度并有催化劑存在下，進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)半分鐘達(dá)到平衡，測(cè)得溶液中含YZ₃0.18mol，則v（O₂）=0.036mol/（L•min）；若溫度不變，繼續(xù)通入0.20molYZ₂和0.10molO₂，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”），再次達(dá)到平衡后，0.36mol＜n（YZ₃）＜0.40mol．

Answer 1

分析 由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y處于第二周期，Z、W處于第三周期，Y原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，最外層電子數(shù)為6，故Y為O元素，可推知X為N元素、Z為S元素、W為Cl．
（1）主族元素的周期數(shù)等于其電子層數(shù)，族序數(shù)等于其最外層電子數(shù)；
（2）X為N元素，形成的雙原子分子為N₂，Y為O元素，和氫元素形成的10電子微粒中常見(jiàn)的+1價(jià)陽(yáng)離子為H₃O⁺；Z為S元素，和氫元素形成的18電子微粒中常見(jiàn)的-1價(jià)陰離子為HS^-，據(jù)此解答；
（3）W為Cl，Z為S元素，工業(yè)上將干燥的W單質(zhì)通入熔融的Z單質(zhì)中可制得化合物Z₂W₂，為S₂Cl₂，該物質(zhì)可與水反應(yīng)生成一種能使品紅溶液褪色的氣體，該氣體為SO₂，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理書(shū)寫(xiě)方程式；
（4）化學(xué)反應(yīng)速率的定義求出氧氣的速率；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素來(lái)判斷平衡移動(dòng)方向，利用極限法求出再次達(dá)平衡后n（SO₃）的范圍．

解答 解：（1）由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y處于第二周期，Z、W處于第三周期，Y原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，最外層電子數(shù)為6，故Y為O元素，可推知X為N元素、Z為S元素、W為Cl元素，電子數(shù)為17，核外各電子層電子數(shù)為2、8、7，其原子基態(tài)時(shí)的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，所以位于周期表中第三周期第ⅦA族，
故答案為：三；ⅦA；
（2）X為N元素，形成的雙原子分子為N₂，其電子式是；Y為O元素，和氫元素形成的10電子微粒中常見(jiàn)的+1價(jià)陽(yáng)離子為H₃O⁺；Z為S元素，和氫元素形成的18電子微粒中常見(jiàn)的-1價(jià)陰離子為HS^-，其水解方程式為：HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，
故答案為：；H₃O⁺；HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；
（3）化合物S₂Cl₂可與水反應(yīng)生成一種能使品紅溶液褪色的氣體，該氣體為SO₂，0.2mol該物質(zhì)參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移0.3mol電子，其中只有一種元素化合價(jià)發(fā)生改變，故S元素化合價(jià)降低，轉(zhuǎn)移0.3mol電子生成二氧化硫?yàn)?.1mol，故有0.3molS原子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知S元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為0，故生成S，同時(shí)生成HCl，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2S₂Cl₂+2H₂O═3S↓+SO₂↑+4HCl，
故答案為：2S₂Cl₂+2H₂O═3S↓+SO₂↑+4HCl；
（4）達(dá)到平衡時(shí)生成0.18molSO₃，則：
                      2SO₂ +O₂ ?2SO₃
反應(yīng)前（mol） 0.20   0.10       0
變化（mol） 0.18      0.09        0.18
平衡時(shí)（mol） 0.02    0.01     0.18
v（O₂）=$\frac{0.09mol}{5L•0.5min}$=0.036mol•L^-1•min^-1；
繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
用極限法求出n（SO₃）的范圍，
假設(shè)平衡不移動(dòng)，此時(shí)n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假設(shè)0.40molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)化學(xué)方程式 2SO₂ +O₂ ?2SO₃
可知n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達(dá)到平衡時(shí)，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol，
故答案為：0.036； 向正反應(yīng)方向；0.36；0.40．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡的影響因素等，推斷元素是解題關(guān)鍵，側(cè)重對(duì)化學(xué)用語(yǔ)的考查，較好的考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．