Question

10．短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置如圖1所示，其中W的氧化物是酸雨形成的主要物質．
（1）寫出W的原子結構示意圖：．
（2）將足量X的最高價氧化物通入含Y元素的陰離子溶液中．反應的離子方程式為CO₂+2H₂O+AlO₂^-═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）已知：①X（s）+O₂（g）═XO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
          ②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-242.0kJ•mol^-1
          ③XH₄（g）+2O₂（g）═XO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.0kJ•mol^-1
則XH₄氣體分解成氫氣和X固體的熱化學方程式為CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+75.5kJ•mol^-1．
（4）ZO是由單質X和ZO₂反應制取單質Z的中間產物．隔絕空氣時，ZO與NaOH溶液反應（產物含有一種固體單質和一種鈉鹽）的化學方程式為2SiO+2NaOH$\frac{\underline{\;隔絕空氣\;}}{\;}$Si+Na₂SiO₃+H₂O．
（5）利用原電池原理，可用W的一種氧化物、O₂和H₂O來制備W的最高價氧化物對應水化物．寫出該電池負極反應式：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．
（6）將W的氣態氫化物通入一定量的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，生成氣體與HCl的物質的量的關系如圖2所示（忽略氣體的溶解和HCl的揮發）．
①O點溶液中所含溶質的化學式為NaOH、Na₂S．
②a點溶液中，c（Na⁺）：c（Cl^-）=5：3．

Answer 1

分析 W的氧化物是酸雨形成的主要物質，則W為S元素，由四種元素在周期表中的位置可知X為C元素，Y為Al元素，Z為Si元素，
（1）W為S元素，原子核外有3個電子層，最外層電子數為6，以此書寫原子結構示意圖；
（2）反應為CO₂與AlO₂^-溶液的反應；
（3）利用蓋斯定律計算；
（4）SiO在氫氧化鈉溶液中自身發生氧化還原反應生成Si和Na₂SiO₃；
（5）負極發生氧化反應，SO₂被氧化生成H₂SO₄；
（6）a點時反應為NaHS+HCl=H₂S+NaCl，由橫坐標數值可知0點時溶質為NaOH和Na₂S，以此進行計算．

解答 解：W的氧化物是酸雨形成的主要物質，則W為S元素，由四種元素在周期表中的位置可知X為C元素，Y為Al元素，Z為Si元素，
（1）W為S元素，原子核外有3個電子層，最外層電子數為6，原子結構示意圖為，故答案為：；
（2）反應為CO₂與AlO₂^-溶液的反應，離子方程式為CO₂+2H₂O+AlO₂^-═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：CO₂+2H₂O+AlO₂^-═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-242.0kJ•mol^-1
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.0kJ•mol^-1，
利用蓋斯定律將③-②×2-①可得CH₄（g）=C（s）+2H₂（g） 
△H=（-802.0kJ•mol^-1）-2×（-242.0kJ•mol^-1）-（-393.5kJ•mol^-1）=+75.5kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+75.5kJ•mol^-1；
（4）SiO在氫氧化鈉溶液中自身發生氧化還原反應生成Si和Na₂SiO₃，反應的化學方程式為2SiO+2NaOH$\frac{\underline{\;隔絕空氣\;}}{\;}$Si+Na₂SiO₃+H₂O，
故答案為：2SiO+2NaOH$\frac{\underline{\;隔絕空氣\;}}{\;}$Si+Na₂SiO₃+H₂O；
（5）負極發生氧化反應，SO₂被氧化生成H₂SO₄，電極方程式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（6）a點時反應為NaHS+HCl=H₂S+NaCl，由橫坐標數值可知0點時溶質為NaOH和Na₂S，0～a電發生反應為NaOH+HCl=NaCl、Na₂S+HCl=NaHS+NaCl，因NaHS消耗2molHCl，則Na₂S為2molNaOH為1mol，
①O點溶液中所含溶質的化學式為NaOH、Na₂S，故答案為：NaOH、Na₂S；
②由以上分析可知，0～a電發生反應為：NaOH+HCl=NaCl、Na₂S+HCl=NaHS+NaCl，
                                1mol     1mol  2mol     2mol  2mol
則a點溶液中，c（Na⁺）：c（Cl^-）=5mol：3mol=5：3，故答案為：5：3．

點評 本題考查較為綜合，涉及元素周期律、周期表的關系、蓋斯定律的應用、氧化還原反應的計算以及化學方程式的計算等，為高頻考點，側重于學生的分析能力、計算能力的考查，難度中等．