Question

13．X、Y和W為原子序數依次遞增的短周期元素，X和Y同主族，Y和W的氣態氫化物具有相同的電子數，X元素可以組成M和N兩種氣態單質，反應M+2I^-+2H⁺═I₂+N+H₂O常作為M的鑒定反應．

（1）M與N的關系為同素異形體．
（2）寫出實驗室制取W₂的離子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（3）成都七中某化學興趣小組設計如圖所示的實驗裝置（圖中夾持和加熱裝置略去）．分別探究YX₂和W₂的性質．
①分別通入YX₂和W₂時，在裝置A中觀察到的現象是否相同？相同（填“相同”或“不相同”）．
若裝置D中裝的是鐵粉，當通入W₂時觀察到的現象為產生棕黃色的煙；
若裝置D中裝的是五氧化二釩（V₂O₅），當通入YX₂時，打開K放入適量的氧氣，在D裝置中發生反應的化學方程式為2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{△}$2SO₃．
②若裝置B中裝有5.0mL1.0×10^-3mol/L的碘水，當通入足量的W₂完全反應后，轉移了5.0×10^-5mol電子，該反應的化學方程式為5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl．
（4）某同學將足量的YX₂通入一支裝有BaCl₂溶液的試管，未見沉淀生成，向該試管中加入適量（填字母）5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl，可以看到白色沉淀產生．
A．氨水   B．稀鹽酸   C．稀硝酸   D．CaCl₂
（5）若Y和X組成的負二價陰離子Z，Z中Y和X的質量比為Y：X=4：3，當W₂與含Z的溶液完全反應后，有黃色沉淀生成，取上層清液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，該反應的粒子方程式為S₂O₃^2-+Cl₂+H₂O═SO₄^2-+S↓+2Cl^-+2H⁺．
（6）Y，W兩種元素可形成化學式為YW₂，Y₂W₂等化合物，則YW₂的電子式為，Y₂W₂的結構式為Cl-S-S-Cl．

Answer 1

分析 X、Y和W為原子序數依次遞增的短周期元素，X元素可以組成M和N兩種氣態單質，反應M+2I^-+2H⁺═I₂+N+H₂O常作為M的鑒定反應，則M具有強氧化性，應該為臭氧，則N為氧氣，則X為O元素，X和Y同主族，則Y為S元素；Y和W的氣態氫化物具有相同的電子數，且原子序數W大于Y，則W為Cl元素，
（1）M為臭氧、N為氧氣，二者為同種元素形成的不同單質；
（2）W₂為氯氣實驗室用濃鹽酸與二氧化錳在加熱條件下反應制取氯氣；
（3）①二氧化硫和氯氣都能夠使品紅溶液褪色；鐵粉與氯氣加熱反應生成氯化鐵，產生棕黃色的煙；二氧化硫催化氧化生成三氧化硫；
②根據n=cV計算出碘單質的物質的量，再根據注意的電子的物質的量計算出反應后碘元素的化合價，從而得出氧化產物，然后寫出該反應的化學方程式；
（4）二氧化硫不與氯化鋇反應，但是加入具有氧化性或堿性的試劑后二氧化硫被氧化成硫酸根離子，則會生成白色沉淀，據此進行判斷；
（5）根據S和O元素的質量比計算出其物質的量之比，從而得出Z的化學式；Z與氯氣反應生成黃色沉淀，該沉淀為S單質；取上層清液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，該生成為硫酸鋇，則反應生成了硫酸根離子，據此結合化合價變化相等寫出反應的離子方程式；
（6）SCl₂分子中S原子和兩個Cl原子共用兩對電子，每個Cl原子和S原子共用一對電子，這樣所有原子都達到穩定結構；S₂Cl₂分子中各原子最外層均滿足8電子穩定結構，電子式為，據此寫出其結構簡式．

解答 解：X、Y和W為原子序數依次遞增的短周期元素，X元素可以組成M和N兩種氣態單質，反應M+2I^-+2H⁺═I₂+N+H₂O常作為M的鑒定反應，則M具有強氧化性，應該為臭氧，則N為氧氣，則X為O元素，X和Y同主族，則Y為S元素；Y和W的氣態氫化物具有相同的電子數，且原子序數W大于Y，則W為Cl元素，
（1）根據分析可知，M為O₃、N為O₂，二者都是氧元素形成的不同單質，則二者互為同素異形體，
故答案為：同素異形體；
（2）W₂為Cl₂，實驗室制取氯氣的離子方程式為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）①YX₂和W₂分別為SO₂和Cl₂，氯氣溶于水生成次氯酸，次氯酸能夠漂白品紅溶液，二氧化硫也能夠漂白溶液，所以分別通入SO₂和Cl₂時，在裝置A中觀察到的現象相同；
若裝置D中裝的是鐵粉，當通入Cl₂時，鐵與氯氣加熱反應生成氯化鐵，會產生棕黃色的煙；
二氧化硫在催化劑存在條件下與氧氣反應生成，反應的化學方程式為：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{△}$2SO₃，
故答案為：相同；產生棕黃色的煙；2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{△}$2SO₃；
②若裝置B中裝有5.0mL1.0×10^-3mol/L的碘水，碘單質的物質的量為：5.0×10^-6mol，當通入足量的Cl₂完全反應后，轉移了5.0×10^-5mol電子，則碘元素反應后化合價升高的價數為：$\frac{5×1{0}^{-5}}{5×1{0}^{-6}×2}$=5，則反應后碘元素的化合價為+5價，生成產物為HIO₃，則該反應的化學方程式為：5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl，
故答案為：5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl；
（4）二氧化硫不與氯化鋇反應，則某同學將足量的YX₂通入一支裝有BaCl₂溶液的試管，未見沉淀生成，當通入氨氣后，二氧化硫與氨氣反應生成亞硫酸根離子，亞硫酸根離子與鋇離子反應生成亞硫酸鋇沉淀；若加入稀硝酸，稀硝酸將二氧化硫氧化成硫酸，硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，所以AC正確，
故答案為：AC；
（5）若S和O組成的負二價陰離子Z，Z中S和O的質量比為Y：X=4：3，二者的物質的量之比為：$\frac{4}{32}$：$\frac{3}{16}$=2：3，則Z為S₂O₃^2-；當Cl₂與含S₂O₃^2-的溶液完全反應后，有黃色沉淀生成，說明生成的S電子；取上層清液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，說明反應還生成了硫酸根離子，則該反應的粒子方程式為S₂O₃^2-+Cl₂+H₂O═SO₄^2-+S↓+2Cl^-+2H⁺，
故答案為：S₂O₃^2-+Cl₂+H₂O═SO₄^2-+S↓+2Cl^-+2H⁺；
（6）S、Cl兩種元素可形成化學式為SCl₂、S₂Cl₂等化合物，SCl₂分子中S原子和兩個Cl原子共用兩對電子，每個Cl原子和S原子共用一對電子，這樣所有原子都達到穩定結構，則SCl₂的電子式為；
S₂Cl₂分子中各原子最外層均滿足8電子穩定結構，電子式為，則其結構簡式為：Cl-S-S-Cl，
故答案為：；Cl-S-S-Cl．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計，題目難度中等，涉及常見元素推斷、電子式、結構簡式、離子方程式、化學方程式的書寫、同素異形體的判斷及性質實驗方案的設計與評價等知識，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及靈活應用能力．