Question

5．H、N、O、P、Cr、Fe是元素周期表中六種常見元素．
（1）P位于元素周期表第三周期第ⅤA族；Cr的基態原子價層電子排布式是3d⁵4s¹．O的一種18電子結構氫化物的電子式是．
（2）用“＞”“＜”填空：

電負性	熔沸點	穩定性	酸性
O＞N	NH3＞PH3	Fe2+＜ Fe3+	H3PO4＜HNO3

（3）以鐵作陽極，利用電解生成的Fe²⁺而將酸性含鉻廢水（K₂Cr₂O₇）中的鉻元素還原為三價，之后電解沉淀而除去，寫出前一步反應的離子方程式：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（4）已知：
3Fe（s）+2O₂（g）=Fe₃O₄（s）△H=-1118.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-438.6kJ/mol，
則3Fe（s）+4H₂O（g）=Fe₃O₄（s）+4H₂（g）的△H=-151.2KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據P結構示意圖為結合主族元素周期數=電子層數、主族族序數=最外層電子數判斷；Cr原子為24號元素，其滿足半滿和全滿的穩定結構，據此書寫其基態原子價層電子排布式；O的一種18電子結構氫化物為雙氧水，雙氧水為共價化合物，氧原子最外層8個電子，分子中存在兩個氧氫鍵，1個氧氧單鍵；
（2）同周期從左到右元素的非金屬性增強，電負性增強；物質的熔沸點與晶體類型有關，分子晶體中存在氫鍵的熔點大于沒有氫鍵的；二價鐵易被氧化成三價鐵，所以三價鐵比較穩定；元素的非金屬性越強，其最高價氧化物的水化物的酸性越強；
（3）利用電解生成的Fe²⁺而將酸性含鉻廢水（K₂Cr₂O₇）中的鉻元素還原為三價，本身氧化成Fe³⁺，結合氧化還原反應電子得失守恒配平；
（4）①3Fe （s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-1118.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol，
依據蓋斯定律①-②×2書寫熱化學方程式，標注物質聚集狀態和對應焓變．

解答 解：（1）磷為15號元素，其原子結構示意圖為，又元素周期數=電子層數、主族族序數=最外層電子數，所以原子核外有3個電子層，處于第三周期，最外層電子數為5，處于ⅤA族；Cr原子為24號元素，其滿足半滿和全滿的穩定結構，基態原子價層電子排布式為3d⁵4s¹；O的一種18電子結構氫化物為雙氧水，雙氧水為共價化合物，氧原子最外層8個電子，分子中存在兩個氧氫鍵，1個氧氧單鍵，雙氧水的電子式為，故答案為：三；ⅤA；3d⁵4s¹；；
（2）同周期從左到右元素的非金屬性增強，電負性增強，所以電負性O＞N；
物質的熔沸點與晶體類型有關，分子晶體中存在氫鍵的熔點大于沒有氫鍵的，又氨氣分子間存在氫鍵，所以熔沸點NH₃＞PH₃；
因為二價鐵易被氧化成三價鐵，所以穩定性：Fe²⁺＜Fe³⁺；
元素的非金屬性越強，其最高價氧化物的水化物的酸性越強，非金屬性：P＜N，所以酸性：H₃PO₄＜HNO₃；
故答案為：＞；＞；＜；＜；
（3）利用電解生成的Fe²⁺而將酸性含鉻廢水（K₂Cr₂O₇）中的鉻元素還原為三價，本身氧化成Fe³⁺，則離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（4）①3Fe （s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-1118.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol，
依據蓋斯定律①-②×2得到：3Fe（s）+4H₂O（g）═Fe₃O₄（s）+4H₂（g）△H=-151.2KJ/mol；
故答案為：-151.2KJ/mol．

點評 本題考查了原子結構的推斷及其性質的比較，鉻及其化合物的性質、氧化還原反應，熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算應用，題目難度中等．