Question

10．有X、Y、Z和W四種元素．已知：①X、Y、Z屬同一短周期，其離子以X²⁺、Y³⁺、Z^-的形式存在．②W和Z組成化合物WZ₃溶液遇苯酚呈紫色．請回答：
（1）Z的最高價氧化物對應水化物的名稱為高氯酸．
（2）X的單質在二氧化碳中燃燒的化學方程式為2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（3）Y的單質可用于冶煉金屬錳，寫出Y與二氧化錳反應的化學方程式3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al₂O₃+3Mn，
Y的最高價氧化物對應的水化物既可溶于強酸又可溶于強堿，請用電離平衡理論解釋其原因在氫氧化鋁中存在電離平衡H₂O+AlO₂^-+H⁺?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，當加入強酸時電離平衡向右移動，氫氧化鋁溶解；當加入強堿時電離平衡向左移動，氫氧化鋁溶解．
（4）當有28.0g W組成的單質，在加熱條件下與足量水完全反應，則生成氣體標準狀況下的體積為14.9L．
（5）我國陸地上冶煉X的主要流程如圖所示

已知當有 lmolX的氧化物參加反應時，有2mol電子轉移且生成三種產物，則步驟②反應的化學方程式為3MgO+3Cl₂+2C=3MgCl₂+CO₂+CO．

Answer 1

分析 W和Z組成化合物WZ₃溶液遇苯酚呈紫色，則W為Fe，Z為Cl；X、Y、Z屬同一短周期，其離子以X²⁺、Y³⁺、Z^-的形式存在，則X為Mg，Y為Al；
（1）根據氯元素的最高化合價來分析對應的酸；
（2）鎂與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳；
（3）由鋁熱反應原理來書寫化學反應，利用電離平衡移動來解釋氫氧化鋁既可溶于強酸又可溶于強堿；
（4）由鐵和水蒸氣反應的方程式來計算；
（5）由步驟可知氧化鎂與碳、氯氣反應，利用電子的轉移數目來分析產物，并書寫反應方程式．

解答 解：W和Z組成化合物WZ₃溶液遇苯酚呈紫色，則W為Fe，Z為Cl；X、Y、Z屬同一短周期，其離子以X²⁺、Y³⁺、Z^-的形式存在，則X為Mg，Y為Al；
（1）因氯元素的最高化合價為+7價，則對應的最高價氧化物對應水化物為HClO₄，其名稱為高氯酸，故答案為：高氯酸；
（2）因鎂與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，反應為2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，故答案為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；
（3）鋁與二氧化錳反應生成氧化鋁和錳，其反應為3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al₂O₃+3Mn，由電離平衡H₂O+AlO₂^-+H⁺?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，可知加強酸或強堿時都能使氫氧化鋁溶解，
故答案為：3MnO₂+4Al$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al₂O₃+3Mn；在氫氧化鋁中存在電離平衡H₂O+AlO₂^-+H⁺?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，當加入強酸時電離平衡向右移動，氫氧化鋁溶解；當加入強堿時電離平衡向左移動，氫氧化鋁溶解；
（4）28.0gFe的物質的量為$\frac{28.0g}{56g/mol}$=0.5mol，由3Fe+4H₂0$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，則氫氣的物質的量為$\frac{0.5mol×4}{3}$，其標況下的體積為$\frac{2}{3}$mol×22.4L/mol=14.9L，故答案為：14.9；
（5）由流程圖中的反應②可知，氧化鎂與碳和氯氣反應生成氯化鎂和碳的氧化物，lmolMgO參加反應時，有2mol電子轉移且生成三種產物，即1mol氯氣作氧化劑時，$\frac{2}{3}$mol碳作還原劑，且生成均為$\frac{1}{3}$mol的CO₂和CO，其反應為3MgO+3Cl₂+2C=3MgCl₂+CO₂+CO，
故答案為：3MgO+3Cl₂+2C=3MgCl₂+CO₂+CO．

點評 本題考查學生利用物質的檢驗及物質原子在周期表中的位置來推斷元素，然后利用元素化合物知識結合習題中的信息來解答，明確信息的使用及挖掘是解答本題的關鍵．