Question

已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．其中X、Y、Z是同周期的非金屬元素．W的三價(jià)陽(yáng)離子與Z的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，它們相互形成的化合物中存在離子鍵；XZ₂為非極性分子；Y、Z 氫化物的沸點(diǎn)比它們同族其他元素氫化物的沸點(diǎn)高；Q在同周期元素中原子半徑最小．

回答下列問(wèn)題：

（1）寫出化合物XZ₂的電子式　　，其晶體類型為　　．

（2）Y、Z 氫化物的沸點(diǎn)比它們同族元素氫化物的沸點(diǎn)高的原因是　　．

（3）將少量YZ₂通入過(guò)量小蘇打溶液中，再使逸出的氣體通過(guò)裝有足量過(guò)氧化鈉顆粒的干燥管，最后收集到的氣體是　　．

（4）某溫度下，在2L密閉容器中投入0.2mol H₂和0.2mol XZ₂，發(fā)生如下反應(yīng)：H₂+XZ₂⇌H₂Z+XZ 測(cè)得平衡時(shí)，XZ₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則該溫度下的平衡常數(shù)為　　．

（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型的高效氧化劑和消毒劑，常用于飲用水處理．工業(yè)生產(chǎn)高鐵酸鉀的方法為：①常溫下先將Q的單質(zhì)通入氫氧化鈉溶液中制得含Q元素的一種含氧酸鹽；②再將其與氫氧化鈉溶液混合氧化硝酸鐵，得到高鐵酸鈉粗產(chǎn)品；③過(guò)濾后用氫氧化鉀溶液溶解，重結(jié)晶，再經(jīng)過(guò)脫堿、洗滌、干燥處理，得到高鐵酸鉀．寫出②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式　，第③步中高鐵酸鈉能夠轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀的原因是　．

Answer 1

【考點(diǎn)】原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)；化學(xué)平衡的計(jì)算．

【專題】元素周期律與元素周期表專題；化學(xué)平衡專題．

【分析】已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．W的三價(jià)陽(yáng)離子與Z的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則W為Al元素；Q原子序數(shù)等于W，Q在同周期元素中原子半徑最小，則Q為Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金屬元素，處于第二周期，XZ₂為非極性分子，應(yīng)是CO₂，則X為碳元素、Y為氮元素，Z為氧元素．陽(yáng)離子含有10個(gè)電子，與鋁離子電子數(shù)相同，氧化鋁是離子化合物，氨氣、水分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于同族其他元素氫化物的沸點(diǎn)，驗(yàn)證符合，據(jù)此解答．

【解答】已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它們的核電荷數(shù)依次增大．W的三價(jià)陽(yáng)離子與Z的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則W為Al元素；Q原子序數(shù)等于W，Q在同周期元素中原子半徑最小，則Q為Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金屬元素，處于第二周期，XZ₂為非極性分子，應(yīng)是CO₂，則X為碳元素、Y為氮元素，Z為氧元素．陽(yáng)離子含有10個(gè)電子，與鋁離子電子數(shù)相同，氧化鋁是離子化合物，氨氣、水分子間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于同族其他元素氫化物的沸點(diǎn)，驗(yàn)證符合，

（1）XZ₂是CO₂，碳原子與氧原子之間形成2對(duì)共用電子對(duì)，電子式為，其晶體類型屬于分子晶體，

故答案為：；分子晶體；

（2）氨氣分子之間、水分子之間都存在氫鍵，沸點(diǎn)高于同族其他元素氫化物的沸點(diǎn)，

故答案為：氨氣分子之間、水分子之間都存在氫鍵；

（3）將少量NO₂通入過(guò)量小蘇打溶液中，先與水反應(yīng)生成硝酸、NO，硝酸與小蘇打反應(yīng)生成二氧化碳，NO、二氧化碳的體積之比為1：2，二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，氧氣與NO為1：1，二者反應(yīng)生成二氧化氮，氧氣有剩余，故最后收集到的氣體是二氧化氮、氧氣，

故答案為：二氧化氮、氧氣；

（4）某溫度下，在2L密閉容器中投入0.2mol H₂和0.2mol CO₂，發(fā)生如下反應(yīng)：H₂+CO₂⇌H₂O+CO 測(cè)得平衡時(shí)，CO₂的轉(zhuǎn)化率為60%，則參加反應(yīng)的二氧化碳為0.2mol×60%=0.12mol，則：

           H₂（g）+CO₂（g）⇌H₂O（g）+CO （g），

開(kāi)始（mol）：0.2     0.2      0       0

變化（mol）：0.12    0.12    0.12    0.12

平衡（mol）：0.08    0.08    0.12    0.12

反應(yīng)氣體氣體體積不變，用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故k==2.25，

故答案為：2.25；

（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型的高效氧化劑和消毒劑，常用于飲用水處理．工業(yè)生產(chǎn)高鐵酸鉀的方法為：①常溫下先將氯氣通入氫氧化鈉溶液中制得含Cl元素的一種含氧酸鹽，該鹽為NaClO，

②再將其與氫氧化鈉溶液混合氧化硝酸鐵，得到高鐵酸鈉粗產(chǎn)品，同時(shí)生成氯化鈉、水，反應(yīng)離子方程式為：

3ClO^﹣+2Fe³⁺+10OH^﹣=2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O，

③由于高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小，過(guò)濾后用氫氧化鉀溶液溶解，重結(jié)晶，再經(jīng)過(guò)脫堿、洗滌、干燥處理，得到高鐵酸鉀，

故答案為：3ClO^﹣+2Fe³⁺+10OH^﹣=2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O；高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度�。�

【點(diǎn)評(píng)】本題綜合性較大，涉及結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、常用化學(xué)用語(yǔ)、化學(xué)平衡及平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離提純等，難度中等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，推斷元素是解題的關(guān)鍵．