Question

X、Y、Z三種短周期元素，原子序數依次增大，其最外層電子數之和為15，它們分別是所在周期最活潑的金屬或非金屬元素．其中Y元素的單質在空氣中可形成兩種氧化物，其陰、陽離子個數比均為1：2．另有一常見金屬W與常溫下為液態的化合物A在一定條件下可發生如下變化：

請完成下列問題：
（1）、X、Y、Z三種元素的離子半徑由大到小的順序為

Cl^-F^-Na⁺

（用離子符號表示）．
（2）、X、Z及第VIA族第一種元素的氫化物的沸點由高到低的順序為

HF、HCl

（用氫化物的分子式表示）．
（3）、Y元素最高價氧化物對應水化物的電子式為

．
（4）、W與Z的單質在一定條件下劇烈反應生成一種棕黃色的固體，將該固體溶于水得一黃色溶液，寫出檢驗該溶液中金屬離子的離子方程式（寫一個）

Fe³⁺+3SCN??Fe（SCN）₃或Fe³⁺+3OH?=Fe（OH）₃↓

．
（5）、B為黑色固體，在上述變化中，生成1molB轉移電子

8

mol．
（6）、以（4）中的黃色溶液為電解質，W及另一種材料為電極構成原電池，5分鐘后，W減輕10g，則另一種材料為

石墨或銅

，電池總反應為

Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

．

Answer 1

分析：根據題意知，常見金屬W，常見金屬有鋁、鐵和銅，常溫下為液態的化合物為水，所以A為水；水和常見金屬在高溫下能發生反應，能和水在高溫下能反應是金屬是鐵，所以W是鐵；鐵和水在高溫下生成氫氣和四氧化三鐵，四氧化三鐵和氫氣在高溫下能反應生成鐵和水；其中Y元素的單質在空氣中可形成氧化物，其陰、陽離子個數比均為1：2，所以形成的氧化物中氧元素的化合價是-2價，所以Y元素的化合價是+1價，所以Y是第ⅠA元素，在空氣中能形成離子化合物的第ⅠA族元素是鈉元素；X、Y、Z三種短周期元素，原子序數依次增大，其最外層電子數之和為15，它們分別是所在周期最活潑的金屬或非金屬元素，所以z是氯元素；X、Y、Z三種短周期元素，原子序數依次增大，其最外層電子數之和為15，Y的最外層電子為1，Z的最外層電子數為7，所以X的最外層電子數為7，它們分別是所在周期最活潑的金屬或非金屬元素，所以X是氟元素．
（1）、根據元素周期律離子半徑大小的比較判斷．
（2）、根據氫化物沸點與分子量之間的關系判斷，注意氫鍵對物質沸點的影響．
（3）、Y元素最高價氧化物對應水化物是氫氧化鈉，氫氧化鈉是離子化合物，寫出其電子式．
（4）、鐵與氯氣在一定條件下劇烈反應生成一種棕黃色的固體氯化鐵，將氯化鐵溶于水得一黃色溶液氯化鐵溶液，溶液中存在三價鐵離子，檢驗三價鐵離子可用硫氰化鉀或氫氧化鈉溶液．
（5）、鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，B為黑色固體，所以B是四氧化三鐵，根據四氧化三鐵和轉移電子之間的關系式計算．
（6）、先根據金屬質量的變性判斷鐵作負極，再根據正極上發生的反應判斷正極材料；根據正負極上發生的電極反應式寫出電池反應式．

解答：解：通過以上分析知，X、Y、Z分別是氟元素、鈉元素、氯元素．
（1）電子層結構相同的離子，原子序數越大，離子半徑越小，所以氟離子半徑大于鈉離子半徑；同一主族元素，離子半徑隨著原子序數的增大而增大，所以氯離子的半徑大于氟離子的半徑，所以X、Y、Z三種元素的離子半徑由大到小的順序為Cl^- F^-Na⁺．
故答案為：Cl^- F^-Na⁺．
（2）氣態氫化物的沸點隨著其相對分子量的增大而增大，但氟化氫中含有氫鍵導致氟化氫的沸點大于氯化氫的沸點；故答案為：HF、HCl．
（3）氫氧化鈉是離子化合物，存在的化學鍵有：鈉離子和氫氧根離子之間存在離子鍵，氧原子和氫原子之間存在極性共價鍵，所以其電子式為：．
故答案為：．
（4）檢驗三價鐵離子可用硫氰化鉀或氫氧化鈉溶液，無色的硫氰化鉀溶液遇三價鐵離子變成血紅色，離子反應方程式為：Fe³⁺+3SCN^??Fe（SCN）₃；或向氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液有紅褐色沉淀生成，離子反應方程式為：
Fe³⁺+3OH^?=Fe（OH）₃↓．
故答案為：Fe³⁺+3SCN??Fe（SCN）₃或Fe³⁺+3OH?=Fe（OH）₃↓．
（5）鐵和水蒸氣反應的方程式為：3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe₃O₄+4H₂↑   轉移電子
                                 1mol                        8mol
                                1mol                         8mol  
故答案為：8．
（6）氯化鐵溶液為電解質溶液組成原電池，W及另一種材料為電極構成原電池，5分鐘后，W減輕10g，說明鐵作負極，不如鐵活潑的金屬或導電的非金屬作正極，可選石墨或銅；負極上鐵失去電子發生氧化反應，正極上三價鐵離子得電子發生還原反應，實際上是鐵和三價鐵離子發生氧化還原反應，所以電池反應式為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或
Fe+2FeCl₃=3FeCl₂．
故答案為：石墨或銅；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+2FeCl₃=3FeCl₂．

點評：本題考查了元素化合物的推斷、三價鐵離子的檢驗、電極反應式的書寫、電子式的書寫等知識點，綜合性較強，明確二價鐵離子和三價鐵離子的檢驗方法．