Question

W、X、Y、Z四種短周期元素在元素周期表中的位置如圖1所示，其中Z位于ⅦA族．請回答下列問題．

（1）W的原子結構示意圖為

 

．能說明Z的非金屬性比X的金屬性強的事實是

 

（舉一例）．
（2）W、Y和氫可形成原子個數比為1：1：4的化合物，工業酒精中含有此物質．該化合物的一個重要作用是用作燃料電池，如圖是2004年批量生產的以該物質為燃料的燃料電池結構示意圖2．則a通入的物質為

 

，B電極反應式為

 

．
（3）電解NaZ水溶液時，陰極的電極反應式為

 

．工業上，用上述反應的陽極產物和Ca（OH）₂為原料，制備漂白粉反應的化學方程式為

 

．
（4）已知：298K時，金屬鈉與Y₂氣體反應，生成1mol Na₂Y固體時，放出熱量414kJ；生成1mol Na₂Y₂固體時，放出熱量511kJ．由Na₂Y固體與Y₂氣體反應生成Na₂Y₂固體的熱化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：元素周期律和元素周期表的綜合應用,原電池和電解池的工作原理

專題：元素周期律與元素周期表專題,電化學專題

分析：由W、X、Y、Z四種短周期元素在元素周期表中的位置，可知W、Y處于第二周期，X、Z處于第三周期，其中Z位于ⅦA族，則Z為Cl，可推知Y為O、X為P、W為C．
（1）W為C原子，原子核外有6個電子，有2個電子層，各層電子數為2、4；可以用最高價含氧酸的酸性強弱說明中心元素非金屬性強弱；
（2）C、O和氫可形成原子個數比為1：1：4的化合物為CH₃OH，由圖可知，A電極流出電子，B電極流入電子，故A為負極，B為正極，負極分子氧化反應，正極發生還原反應，則a通入的物質為CH₃OH，B電極上氧氣獲得電子，酸性條件下生成水；
（3）電解NaCl水溶液時，陰極發生還原反應，陰極上水放電生成氫氣與氫氧根離子，陽極氯離子放電生成氯氣，氯氣和Ca（OH）₂反應生成氯化鈣、次氯酸鈣與水；
（4）根據題意書寫Na與氧氣反應生成氧化鈉、過氧化鈉的熱化學方程式，再根據蓋斯定律書寫．

解答： 解：由W、X、Y、Z四種短周期元素在元素周期表中的位置，可知W、Y處于第二周期，X、Z處于第三周期，其中Z位于ⅦA族，則Z為Cl，可推知Y為O、X為P、W為C，
（1）W為C原子，原子核外有6個電子，有2個電子層，各層電子數為2、4，原子結構示意圖為，能說明Cl的非金屬性比P的金屬性強的事實是有：HClO₄的酸性強于H₃PO₄等，
故答案為：；HClO₄的酸性強于H₃PO₄；
（2）C、O和氫可形成原子個數比為1：1：4的化合物為CH₃OH，由圖可知，A電極流出電子，B電極流入電子，故A為負極，B為正極，負極發生氧化反應，正極發生還原反應，則a通入的物質為CH₃OH，B電極上氧氣獲得電子，酸性條件下生成水，正極反應式為：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，
故答案為：CH₃OH；O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O；
（3）電解NaCl水溶液時，陰極發生還原反應，陰極上水放電生成氫氣與氫氧根離子，陰極的電極反應式為2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，陽極氯離子放電生成氯氣，氯氣和Ca（OH）₂為原料制備漂白粉反應的化學方程式為：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
故答案為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（4）根據題意可知：①2Na（s）+

1

2

O₂（g）=Na₂O（s）△H=-414kJ/mol
②2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ/mol
根據蓋斯定律，②-①得Na₂O（s）+

1

2

O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-97kJ/mol，
故答案為：Na₂O（s）+

1

2

O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-97kJ/mol．

點評：本題以元素推斷為載體，考查元素周期表與元素周期律，常用化學用語，涉及原子結構示意圖、原電池與電解池電極反應式、熱化學方程式等，側重考查學生對知識的遷移應用，（2）中電極反應式書寫注意為酸性條件，（4）中注意蓋斯定律應用，難度中等．