Question

15．已知前四周期五種元素X、Y、Z、W、T，它們的原子序數依次增大．X是空氣中含量最多的元素；Y、W位于同周期，W單質在常溫下是黃綠色氣體，Y單質在其中燃燒發出黃色火焰；Z的氧化物常用作制備通訊光纖；T是常見金屬，在氧氣中燃燒可以得到具有磁性的黑色物質．回答下列問題：
（1）Z位于元素周期表中第三周期第ⅣA族；W基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵．
（2）Y和W的簡單離子比較，半徑較大的是Cl^-_（填離子符號）；鍵的極性比較：X-H大于Z-H（填“大于”或“小于”）；Z單質和其氧化物比較，熔點較高的是SiO₂（填化學式）．
（3）向T單質與稀硫酸反應后的溶液中滴加足量的NaOH溶液，能觀察到的現象是先生成白色沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色；X與Y形成的原子個數比為1：3的簡單化合物可與水反應生成兩種堿，寫出該物質與醋酸溶液反應的化學方程式Na₃N+4CH₃COOH→CH₃COONH₄+3CH₃COONa．
（4）一定條件下，在水溶液中1molW^-、WO${\;}_{x}^{-}$（z=1，2，3，4等）的能量（kJ）相對大小如圖所示．
①D點對應的微粒是ClO₄^-（填離子符號）．
②寫出B→A+C反應的熱化學方程式：3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol（用離子符號表示）．

Answer 1

分析 前四周期五種元素X、Y、Z、W、T，它們的原子序數依次增大．X是空氣中含量最多的元素，則X為N元素；Y、W位于同周期，單質在常溫下是黃綠色氣體，則W為Cl；Y單質在其中燃燒發出黃色火焰，則Y為Na；Z的氧化物常用作制備通訊光纖，則Z為Si；T是常見金屬，在氧氣中燃燒可以得到具有磁性的黑色物質，則T為Fe．
（1）主族元素周期數=電子層數、主族族序數=最外層電子數；W為Cl，原子核外有17個電子，根據能量最低原理書寫基態原子核外電子排布式；
（2）電子層結構相同，核電荷數越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大；
電負性越大，對鍵合電子吸引力越大，共價鍵的極性越強；
Si單質和其氧化物SiO₂均屬于原子晶體，鍵長越短、鍵能越大，物質的熔點越高；
（3）向Fe單質與稀硫酸反應得到硫酸亞鐵，向后的溶液中滴加足量的NaOH溶液，開始生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩定，被氧化為氫氧化鐵；
X與Y形成的原子個數比為1：3的簡單化合物為Na₃N，可與水反應生成兩種堿，生成NaOH與NH₃，該物質與醋酸溶液反應時，可以看做先發生水解反應，水解產物再與醋酸發生反應，進而書寫總反應方程式；
（4）①D中Cl元素化合價為+7價，化合價代數和等于離子所帶電荷，據此判斷x值確定離子符合；
②B→A+C的反應方程式為：3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，根據離子能量計算反應熱，進而書寫熱化學方程式．

解答 解：前四周期五種元素X、Y、Z、W、T，它們的原子序數依次增大．X是空氣中含量最多的元素，則X為N元素；Y、W位于同周期，單質在常溫下是黃綠色氣體，則W為Cl；Y單質在其中燃燒發出黃色火焰，則Y為Na；Z的氧化物常用作制備通訊光纖，則Z為Si；T是常見金屬，在氧氣中燃燒可以得到具有磁性的黑色物質，則T為Fe．
（1）Z為Si，原子核外有3個電子層、最外層電子數為3，位于元素周期表中第三周期第ⅣA族；W為Cl，原子核外有17個電子，基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，
故答案為：三、ⅣA；1s²2s²2p⁶3s²3p⁵；
（2）Cl^-離子比Na⁺離子多1個電子層，故離子半徑Cl^-＞Na⁺，由于電負性N＞Si，故鍵的極性：N-H大于Si-H；Si單質和其氧化物SiO₂均屬于原子晶體，由于Si-Si鍵長＞Si-O鍵長，故Si-O鍵的鍵能更大，其熔點高于晶體硅，
故答案為：Cl^-；大于；SiO₂；
（3）向Fe單質與稀硫酸反應得到硫酸亞鐵，向后的溶液中滴加足量的NaOH溶液，開始生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩定，被氧化為氫氧化鐵，看到的現象為：開始白色沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色；
X與Y形成的原子個數比為1：3的簡單化合物為Na₃N，可與水反應生成兩種堿，生成NaOH與NH₃，該物質與醋酸溶液反應時，可以看做先發生水解反應，水解產物再與醋酸發生反應，故與醋酸的化學方程式為：Na₃N+4CH₃COOH→CH₃COONH₄+3CH₃COONa，
故答案為：先生成白色沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色；Na₃N+4CH₃COOH→CH₃COONH₄+3CH₃COONa；
（4）①根據圖象知，D中Cl元素化合價為+7價，則7+（-2）x=-1，解得x=4，所以ClO_x^-中x為4，則D為ClO₄^-，故答案為：ClO₄^-；
②B→A+C的反應方程式為：3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反應熱=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol，所以該熱化學反應方程式為3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol，
故答案為：3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol；

點評 本題考查位置結構性質關系綜合應用，推斷元素是解題關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．