Question

14．X、Y、Z、W四種短周期元素在周期表中的位置關系如圖：
I．若Z元素原子的最外層電子數是電子層數的2倍：
（1）W在周期表中的位置為第三周期ⅦA族．
（2）Y和Z可組成的化合物的化學式為SO₂、SO₃．
（3）W最高價氧化物水化物的濃溶液不穩定，受熱可分解，產物之一是黃綠色氣體，且當有28mol電子轉移時，共產生9mol氣體，寫出該反應的化學方程式4HClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cl₂↑+7O₂↑+2H₂O．
II．若Y和Z的核外電子數之和為22：
（1）Y的氣態氫化物電子式為，工業合成該物質的化學方程式為N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃．
（2）X單質與W的最高價氧化物水化物的濃溶液反應，當電子轉移0.4mol時，產生氣體的體積（標準狀況下）是6.72L．

Answer 1

分析 由短周期元素所處的位置，可知X、Y處于第二周期，Z、W處于第三周期．
I．若Z元素原子的最外層電子數是電子層數的2倍，最外層電子數為6，則Z為S元素，故X為N元素、Y為O元素、W為Cl．
（1）主族元素周期數=電子層數、主族族序數=最外層電子數；
（2）氧元素與硫元素組成的化合物為二氧化硫與三氧化硫；
（3）高氯酸濃溶液不穩定，受熱可分解，產物之一是黃綠色氣體，該氣體為氯氣，根據電子轉移守恒可知，氧元素被氧化生成氧氣，由氫元素守恒，還原水生成，根據電子轉移守恒計算氯氣、氧氣的物質的量，確定二者系數；
Ⅱ．若Y和Z的核外電子數之和為22，令Y核外電子數為a，則Z的核外電子數為a+8，故a+a+8=22，解得a=7，故Y為N元素、Z為P元素、X為C元素、W為S元素．
（1）氨氣分子中N原子成3個N-H鍵，N原子還原1對孤對電子，據此書寫電子式；工業上通常利用氮氣與氫氣在高溫、高壓催化劑條件下生成氨氣；
（2）碳與濃硫酸反應生成二氧化碳、二氧化硫，根據電子轉移守恒計算二者的物質的量，再根據V=nVm計算體積．

解答 解：由短周期元素所處的位置，可知X、Y處于第二周期，Z、W處于第三周期．
I．若Z元素原子的最外層電子數是電子層數的2倍，最外層電子數為6，則Z為S元素，故X為N元素、Y為O元素、W為Cl．
（1）W為Cl元素，原子核外電子數為3，有3個電子層，最外層電子數為7，故處于周期表第三周期ⅦA族，
故答案為：第三周期ⅦA族；
（2）氧元素與硫元素組成的化合物為：SO₂、SO₃，故答案為：SO₂、SO₃；
（3）W最高價氧化物水化物為HClO₄，其濃溶液不穩定，受熱可分解，產物之一是黃綠色氣體，即有氯氣生成，溶液中Cl元素化合價降低，則氧元素化合價升高得到氧氣，且當有28mol電子轉移時，共產生9mol氣體，生成氯氣為$\frac{28mol}{14}$=2mol，則生成氧氣為7mol，該反應的化學方程式為：4HClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cl₂↑+7O₂↑+2H₂O，故答案為：4HClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cl₂↑+7O₂↑+2H₂O；
Ⅱ．若Y和Z的核外電子數之和為22，令Y核外電子數為a，則Z的核外電子數為a+8，故a+a+8=22，解得a=7，故Y為N元素、Z為P元素、X為C元素、W為S元素．
（1）Y的氣態氫化物為NH₃，電子式為，業合成該物質的化學方程式為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃，故答案為：；N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃；
（2）碳與濃硫酸反應方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，當電子轉移0.4mol時，參加反應的碳為$\frac{0.4mol}{4}$=0.1mol，由方程式可知生成氣體為0.3mol，則產生氣體的體積（標準狀況下）是 0.3mol×22.4L/mol=6.72L，故答案為：6.72L．

點評 本題考查結構性質位置關系、常用化學用語、元素化合物性質、化學計算等，推斷元素是解題的關鍵，旨在考查學生對基礎知識的理解掌握，難度不大．