Question

2．（Ⅰ）六種短周期元素在元素周期表中的相對位置如圖所示，其中R元素的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，請回答下列問題：

X	Y	Z	M
R		W

（1）畫出R的原子結(jié)構(gòu)示意圖．
（2）比較Z、W的簡單氫化物沸點高低并說明原因沸點H₂O＞H₂S，由于H₂O分子之間存在氫鍵．
（3）W和Y形成的一種化合物甲的相對分子質(zhì)量為184，其中Y的質(zhì)量分數(shù)約為30%，則化合物甲的化學式為N₄S₄．
（Ⅱ）聚合硫酸鐵簡稱聚鐵[Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-0.5n）]_m（n＞2，m≤10），是一種高效的無極高分子混凝劑，凈水劑，實驗室利用硫酸亞鐵制取聚合硫酸鐵的主要流程如下：

（4）FeSO₄溶液顯弱酸性的原因是Fe²⁺+2H₂O?2H⁺+Fe（OH）₂（用離子方程式表示）
（5）加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH的作用是：①抑制Fe²⁺水解；②提高H₂O₂的氧化能力（或促進Fe²⁺被氧化）．
（6）寫出用上述流程得到某聚鐵[Fe₂（OH）₄SO₄]₄的化學方程式8FeSO₄+4H₂O₂+8H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$[Fe₂（OH）₄SO₄]₄+4H₂SO₄．
（7）測定聚鐵中含鐵量的方法為把聚鐵溶于過量酸中，先用過量的SnCl₂將Fe³⁺還原成Fe²⁺，再加入HgCl₂溶液除去過量的SnCl₂，然后用標準的K₂Cr₂O₇溶液（先加入幾滴試亞鐵靈指示劑）滴定溶液中的Fe²⁺．此過程發(fā)生的部分反應(yīng)為：
Sn²⁺+2Hg²⁺+8Cl^-═Hg₂Cl₂↓+SnCI₆^2-
Cr₂O₂^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
①用HgCl₂除去過量的SnCl₂的目的是防止滴定過程中由于Sn²⁺同時還原Cr₂O₇^2-而造成較大的實驗誤差．
②稱取聚鐵質(zhì)量為10.00g配成100.0mL溶液，取出20.00mL，經(jīng)上述方法處理后，用0.1000mol•L^-1K₂Cr₂O₇標準溶液滴定，達到終點時，消耗K₂Cr₂O₇標準溶液12.80mL，則聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為21.5%．

Answer 1

分析 （I）由短周期元素在周期表中位置，可知X、Y、Z、M處于第二周期，R、W處于第三周期，R元素的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，則最外層電子數(shù)為4，故R為Si，可推知X為C、Y為N、Z為O、W為S、M為F；
（Ⅱ）（4）亞鐵離子發(fā)生水解，破壞水的電離平衡；
（5）根據(jù)亞鐵離子在溶液中易水解及酸性條件下雙氧水的氧化性增強進行分析；
（6）由流程圖可知，硫酸亞鐵、過氧化氫在酸性條件得到[Fe₂（OH）₄SO₄]₄，根據(jù)守恒可知，還生成H₂SO₄；
（7）①Sn²⁺能夠還原Cr₂O₇^2-而造成較大的實驗誤差；
②根據(jù)Cr₂O₂^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O計算出亞鐵離子物質(zhì)的量，利用Fe元素守恒計算聚鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（I）由短周期元素在周期表中位置，可知X、Y、Z、M處于第二周期，R、W處于第三周期，R元素的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，則最外層電子數(shù)為4，故R為Si，可推知X為C、Y為N、Z為O、W為S、M為F．
（1）R為Si元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
（2）由于H₂O分子之間存在氫鍵，故沸點H₂O＞H₂S，故答案為：沸點H₂O＞H₂S，由于H₂O分子之間存在氫鍵；
（3）S和N形成的一種化合物甲的相對分子質(zhì)量為184，其中N元素的質(zhì)量分數(shù)約為30%，則分子中N原子數(shù)目為$\frac{184×30%}{14}$=4，S原子數(shù)目為$\frac{184-14×4}{32}$=4，故化合物甲的化學式為N₄S₄，故答案為：N₄S₄；
（Ⅱ）（4）溶液中Fe²⁺離子發(fā)生水解：Fe²⁺+2H₂O?2H⁺+Fe（OH）₂，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性，故答案為：Fe²⁺+2H₂O?2H⁺+Fe（OH）₂；
（5）亞鐵離子在溶液中容易發(fā)生水解，加入濃硫酸，增大溶液中氫離子，可以抑制Fe²⁺水解，下一步需要加入雙氧水氧化亞鐵離子，雙氧水在酸性條件下氧化性增強，加入濃硫酸后可以提高雙氧水的氧化能力，
故答案為：抑制Fe²⁺水解；提高H₂O₂的氧化能力（或促進Fe²⁺被氧化）；
（6）由流程圖可知，硫酸亞鐵、過氧化氫在酸性條件得到[Fe₂（OH）₄SO₄]₄，根據(jù)守恒可知，還生成H₂SO₄，反應(yīng)方程式為：8FeSO₄+4H₂O₂+8H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$[Fe₂（OH）₄SO₄]₄+4H₂SO₄，
故答案為：8FeSO₄+4H₂O₂+8H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$[Fe₂（OH）₄SO₄]₄+4H₂SO₄；
（7）①Sn²⁺能夠被Cr₂O₇^2-氧化，所以為防止滴定過程中由于Sn²⁺同時還原Cr₂O₇^2-而造成較大的實驗誤差，需要用HgCl₂除去過量的SnCl₂，
故答案為：防止滴定過程中由于Sn²⁺同時還原Cr₂O₇^2-而造成較大的實驗誤差；
②Cr₂O₂^2-+14  H⁺+6  Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
   1mol             6mol
0.1000mol/L×0.0128L   n
則：n=0.00768mol，
故聚鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{0.00768mol×\frac{100mL}{20mL}×56g/mol}{10.00g}$×100%=21.5%，
故答案為：21.5．

點評 本題屬于拼合型題目，涉及物質(zhì)制備實驗方案的設(shè)計、結(jié)構(gòu)位置性質(zhì)關(guān)系應(yīng)用，題目難度中等，試題綜合性較強，充分考查了的學生的分析、理解能力及化學計算能力，難度中等．