Question

2．X、Y、Z、W四種短周期元素在周期表中的位置關系如圖1．

I．若Y元素原子的最外層電子數是電子層數的3倍．
（1）W的原子結構示意圖為．
（2）Z、W最高價氧化物的水化物酸性由強到弱的順序為HClO₄＞H₂SO₄（填化學式）．
（3）白磷（P₄）在W₂氣體中燃燒可生成液態(tài)丙分子，也可生成固態(tài)丁分子．已知丙分子中各原子最外層均是8電子結構，丙的結構式是．白磷固體和W₂氣體反應，生成1mol液態(tài)丙時，能量變化如圖2所示，寫出該反應的熱化學方程式$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-akJ/mol．已知1mol白磷固體和W₂氣體反應，生成固態(tài)丁時，放熱bkJ，則1mol固態(tài)丁轉化為液態(tài)丙時的△H=（$\frac{1}{4}$b-a）KJ/mol．
II．若Y和Z的核外電子數之和為20．
（1）相對分子質量為28的Y的氫化物電子式為．
（2）W的一種單質溶于足量濃硝酸，反應過程轉移電子物質的量是該單質的20倍．反應的化學方程式為P₄+20HNO₃（濃）=20NO₂↑+4H₃PO₄+4H₂O．

Answer 1

分析 根據X、Y、Z、W四種短周期元素在周期表中的位置關系可知，X、Y在第二周期，Z、W在第三周期．
I．由于Y在第二周期，且Y元素原子的最外層電子數是電子層數的3倍，故Y的核外電子排布為2，6，故為O元素，則X為N元素，Z為S元素，W為Cl元素．
（1）W為氯元素，核內有17個質子，核外有17個電子；
（2）元素的非金屬性越強，則最高價氧化物的水化物的酸性越強；
（3）白磷（P₄）在氯氣體中燃燒可生成液態(tài)丙分子即PCl₃，也可生成固態(tài)丁分子即PCl₅，據此寫出PCl₃的結構式；白磷固體和氯氣反應，生成1molPCl₃時，根據圖示可知，反應放熱aKJ，據此寫出熱化學方程式；而已知1mol白磷固體和氯氣反應，生成固態(tài)丁PCl₅時，放熱bkJ，寫出熱化學方程式并根據蓋斯定律來計算1mol固態(tài)丁轉化為液態(tài)丙時的△H；
II．設Y的核外電子數為y個，則Z為（y+8），根據若Y和Z的核外電子數之和為20，可解得y=6，即Y為C元素，則Z為Si元素，W為P元素．
（1）相對分子質量為28的Y的氫化物為SiH₄，為共價化合物，據此寫出電子式；
（2）W的一種單質溶于足量濃硝酸，反應后變?yōu)?5價，而由于反應過程轉移電子物質的量是該單質的20倍．故此單質為P₄，據此寫出化學方程式．

解答 解：根據X、Y、Z、W四種短周期元素在周期表中的位置關系可知，X、Y在第二周期，Z、W在第三周期．
I．由于Y在第二周期，且Y元素原子的最外層電子數是電子層數的3倍，故Y的核外電子排布為2，6，故為O元素，則X為N元素，Z為S元素，W為Cl元素．
（1）W為氯元素，核內有17個質子，核外有17個電子，故其結構示意圖為，故答案為：；
（2）元素的非金屬性越強，則最高價氧化物的水化物的酸性越強，而由于非金屬性Cl強于S，故酸性HClO₄＞H₂SO₄，故答案為：HClO₄＞H₂SO₄；
（3）白磷（P₄）在氯氣體中燃燒可生成液態(tài)丙分子即PCl₃，也可生成固態(tài)丁分子即PCl₅，PCl₃是共價化合物，結構式為；
白磷固體和氯氣反應，生成1molPCl₃時，根據圖示可知，反應放熱aKJ，故熱化學方程式為$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-akJ/mol   ①；
而已知1mol白磷固體和氯氣反應，生成固態(tài)丁PCl₅時，放熱bkJ，即熱化學方程式為：$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{5}{2}$Cl₂（g）=PCl₅（s）△H=-$\frac{1}{4}$bkJ/mol   ②．
根據蓋斯定律，將（①-②）可得：PCl₅（s）=Cl₂（g）+PCl₃（l）△H=（$\frac{1}{4}$b-a）KJ/mol．
故答案為：；$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-akJ/mol；（$\frac{1}{4}$b-a）KJ/mol；
II．設Y的核外電子數為y個，則Z為（y+8），根據若Y和Z的核外電子數之和為20，有：y+y+8=20，可解得y=6，即Y為C元素，則Z為Si元素，W為P元素．
（1）相對分子質量為28的Y的氫化物為C₂H₄，即為乙烯，為共價化合物，故電子式為：，故答案為：；
（2）W的一種單質溶于足量濃硝酸，反應后變?yōu)?5價，即生成H₃PO₄，而硝酸被還原為NO₂，而由于反應過程中轉移電子物質的量是該單質的20倍．故此單質為P₄，故化學方程式為：P₄+20HNO₃（濃）=20NO₂↑+4H₃PO₄+4H₂O，故答案為：P₄+20HNO₃（濃）=20NO₂↑+4H₃PO₄+4H₂O；

點評 本題考查了元素的推導和結構式、電子式的書寫以及化學方程式、熱化學方程式的書寫，難度不大，應注意的是蓋斯定律的應用．