Question

（14分）

       X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期四種常見的元素。已知：W基態原子有7個軌道填充了電子；Y與Z原子最外層的電子數相同，但Y的原子半徑比Z小；ZY₂和Y₃都具有漂白性，它們分子的空間構型都是V型；X的合金在生活中有非常廣泛的用途，X分別與Y、Z形成化合物甲、乙，在甲、乙中X的質量分數分別為72.4％和63.64％；丙是由X、Y、Z三種元素組成的一種常見的還原劑，在溶液中反應1個陽離子失去1個電子。

（1）W基態原子的最外層（價層）的電子排布式為                           ；X³⁺最外層電子數為              ；Y、Z、W三種單質與Y、W兩元素形成的化合物四種物質的熔點從高到低的排序是          。（填化學式）

（2）寫出在溶液中，丙與酸性高錳酸鉀反應的離子方程式：          。

（3）檢驗ZY₂的方法是（寫出操作步驟和實驗現象）             。

（4）高溫下甲與W單質劇烈反應。在25℃、101kPa下測得每轉移3mol e^-放熱416.4kJ該反應的熱化學方程式是                          。

 

Answer 1

【答案】

（1）3s²3p¹、13（各1分共2分）、Al₂O_3、、 Al 、S、 O₂(或O₃) （3分）

（2）8H⁺+5Fe²⁺+MnO₄^-=4H₂O+5Fe³⁺+Mn²⁺（3分）

(3)方法一：將氣體通入品紅溶液，溶液褪色，然后加熱，溶液又現紅色；方法二：將氣體通入溴水，溴水褪色，再向溶液中滴入BaCl₂溶液，有白色沉淀產生。（2分）（其他答案合理也可得分）（4）3Fe₃O₄(s)+8Al(s)= 4 Al₂O₃(s)+9 Fe (s);∆=-3331.2kJ/mol(4分)

【解析】S、p能級分別有一個、三個軌道，現W基態原子有7個軌道填充了電子，則1s2s2p3s共6個軌道填滿了電子，3p只能有一個電子，所以W為Al ，最外層電子排布為3s²3p¹；Y與Z原子最外層的電子數相同，說明同主族又Y的原子半徑比Z小且ZY₂和Y₃都具有漂白性，它們分子的空間構型都是V型，推知Y、Z分別為O 、S；X的合金在生活中有非常廣泛的用途，X分別與O、S形成化合物甲、乙，丙是由X、Y、Z三種元素組成的一種常見的還原劑，在溶液中反應1個陽離子失去1個電子，推知X為Fe不是Al，Fe³⁺最外層電子數為13，Fe²⁺可被MnO₄^-氧化。n(Fe)/n(O)= 72.4/56:27.6/16=3/4 ，甲為Fe₃O₄；n(Fe)/n(S)=63.64/56:36.36/32=1:1，乙為FeS；丙是FeSO₄。Y、Z、W三種單質與Y、W兩元素形成的化合物四種物質分別為O₂(或O₃)_、、S、Al、Al₂O₃ ，其中Al₂O₃為原子晶體熔點最高，Al為金屬晶體熔點次之，O₂(或O₃)_、、S為分子晶體，熔點從高到低的排序是Al₂O_3、、 Al 、S、 O₂(或O₃)，SO₂的檢驗可用品紅溶液或用溴水（或氯水）將其氧化為SO₄^2-，再檢驗SO₄^2-即可，高溫下甲與W單質劇烈反應。在25℃、101kPa下測得每轉移3mol e^-放熱416.4kJ，則生成9 mol Fe轉移24mol e^-，放熱3331.2kJ。