Question

9．W、X、Y、Z、M、Q均為短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，X的最外層電子數(shù)是W的4倍，Y與M的最低負(fù)化合價(jià)相同，X、Z、M在周期表中位置如圖所示．用化學(xué)用語(yǔ)回答下列問題：
（1）X在周期表中的位置為第二周期第IVA族；Y與W形成的2核離子的電子式為．
（2）X、Y形成的簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠₂O＞CH₄．
（3）Z、M、Q簡(jiǎn)單離子的半徑最大的是S^2-（填離子符號(hào)）；
含Z離子的溶液與含M陰離子的溶液混合時(shí)會(huì)產(chǎn)生沉淀和氣體，試寫出該反應(yīng)的離子方程式：2Al³⁺+3S^2-+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑．
（4）W與Y形成的化合物甲為10電子微粒，W與Q形成化合物乙．已知反應(yīng)：
乙（g）+Y₂（g）→甲（g）+Q₂（g），每生成1mol Q₂（g）放熱57.8kJ．寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2H₂O（g）+2Cl₂（g）△H=-115.6kJ/mol．
（5）QY₂是國(guó)際公認(rèn)的高效、廣譜、安全的殺菌消毒劑．QY₂對(duì)污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明顯的去除效果．
①某工廠污水中含S^2-a mg/L，若處理1mol S^2-需要1.6mol QY₂，則處理200m³這種污水，至少需要QY₂10amol（用含a的式子表示）；被處理后的S^2-轉(zhuǎn)化為SO₄^2-離子（填離子符號(hào)）．
②若用QY₂氣體將某污水廠的CN^-氧化成兩種無污染氣體而除去，試寫出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式2ClO₂+2CN^-=2CO₂+N₂+2Cl^-．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z、M、Q均為短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，X的最外層電子數(shù)是W的4倍，由于最外層電子數(shù)不大于8，則W原子最外層電子數(shù)為1、X原子最外層電子數(shù)為4，結(jié)合X、Z、M在周期表中相對(duì)位置，可知X為C元素、Z為Al、M為S元素，由原子序數(shù)可知Q為Cl．而Y與M的最低負(fù)化合價(jià)相同，則二者同主族，故Y為O元素．W原子序數(shù)最小，為L(zhǎng)i或H元素，結(jié)合（1）中Y與W形成的2核離子，（4）中W與Y形成的化合物甲為10電子微粒，可知W為H元素．

解答 解：W、X、Y、Z、M、Q均為短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，X的最外層電子數(shù)是W的4倍，由于最外層電子數(shù)不大于8，則W原子最外層電子數(shù)為1、X原子最外層電子數(shù)為4，結(jié)合X、Z、M在周期表中相對(duì)位置，可知X為C元素、Z為Al、M為S元素，由原子序數(shù)可知Q為Cl．而Y與M的最低負(fù)化合價(jià)相同，則二者同主族，故Y為O元素．W原子序數(shù)最小，為L(zhǎng)i或H元素，結(jié)合（1）中Y與W形成的2核離子，（4）中W與Y形成的化合物甲為10電子微粒，可知W為H元素．
（1）X是C元素，位于第二周期第IVA族，Y與W形成的2核離子為OH^-，電子式為，
故答案為：第二周期第IVA族；；
（2）X、Y形成的簡(jiǎn)單氫化物分別為CH₄、H₂O，非金屬性O(shè)＞C，故氫化物穩(wěn)定性：H₂O＞CH₄，
故答案為：H₂O＞CH₄；
（3）Z、M、Q簡(jiǎn)單離子分別為Al³⁺、S^2-、Cl^-，由于S^2-、Cl^-離子比Al³⁺多一個(gè)電子層，故Al³⁺離子半徑最小，S^2-、Cl^-離子電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑：S^2-＞Cl^-＞Al³⁺，
含Al³⁺離子的溶液與含S^2-離子的溶液混合時(shí)會(huì)產(chǎn)生沉淀和氣體，二者發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鋁與硫化氫，反應(yīng)離子方程式為：2Al³⁺+3S^2-+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑，
故答案為：S^2-；2Al³⁺+3S^2-+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑；
（4）W（氫）與Y（氧）形成的化合物甲為10電子微粒，則甲為H₂O，W（氫）與Q（Cl）形成化合物乙為HCl，故已知反應(yīng)為：4HCl（g）+O₂（g）=2H₂O（g）+2Cl₂（g），每生成1mol Cl₂放熱57.8kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2H₂O（g）+2Cl₂（g）△H=-115.6kJ/mol，
故答案為：4HCl（g）+O₂（g）=2H₂O（g）+2Cl₂（g）△H=-115.6kJ/mol；
（5）①某工廠污水中含S^2-a mg/L，若處理1mol S^2-需要1.6mol  ClO₂，則處理200m³這種污水，至少需要ClO₂ 為200m³×a g/m³÷32g/mol×1.6=10a mol，
反應(yīng)中氯元素被還原為Cl^-，設(shè)S元素在氧化產(chǎn)物中化合價(jià)為n，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒則：1mol×[n-（-2）]=1.6mol×[4-（-1）]，解得n=6，故被處理后的S^2-轉(zhuǎn)化為SO₄^2-離子，
故答案為：10a；SO₄^2-；
②若用ClO₂氣體將某污水廠的CN^-氧化成兩種無污染氣體而除去，氧化得到二氧化碳與氮?dú)猓�反�?yīng)中氯元素被還原為Cl^-，該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2ClO₂+2CN^-=2CO₂+N₂+2Cl^-，
故答案為：2ClO₂+2CN^-=2CO₂+N₂+2Cl^-．

點(diǎn)評(píng) 本題以元素推斷為載體，考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、熱化學(xué)方程式、氧化還原反應(yīng)、元素化合物知識(shí)等，注意根據(jù)問題中信息確定W為氫元素，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查．