Question

6．W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素，其原子半徑隨原子序數(shù)變化如下圖所示．已知W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為18，中子數(shù)為10；X和Ne原子的核外電子數(shù)相差1；Y的單質(zhì)是一種常見的半導體材料；Z的電負性在同周期主族元素中最大．
Ⅰ．（1）X位于元素周期表中的位置第三周期第ⅠA族；W的基態(tài)原子核外有2個未成對電子．
（2）X的單質(zhì)和Y的單質(zhì)相比，熔點較高的是Si（寫化學式）；Z的氣態(tài)氫化物和溴化氫相比，較穩(wěn)定的是HCl（寫化學式）．
（3）Y與Z形成的化合物和足量水反應，生成一種弱酸和一種強酸，該反應的化學方程式是SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl．
Ⅱ．部分化學鍵的鍵能見下表：

化學鍵	Si-O	Si-Cl	H-H	H-Cl	Si-Si	Si-C
鍵能/ kJ•mol-1	460	360	436	431	176	347

（1）比較下列兩組物質(zhì)的熔點高低（填“＞”“＜”）SiC＞Si   SiCl₄＜ SiO₂
（2）工業(yè)上高純硅可通過下列反應制取：SiCl₄（g）+2H₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g），計算該反應的反應熱△H=+236kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 I．W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素，已知W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為18，中子數(shù)為10，則W元素原子的質(zhì)子數(shù)為18-10=8，故W為氧元素；X和Ne原子的核外電子數(shù)相差1，X為Na或F，X原子半徑大于氧原子，故X為Na元素；Y的單質(zhì)是一種常見的半導體材料，原子序數(shù)大于Na元素，故Y為Si元素；Z的非金屬性在同周期元素中最強，故Z為Cl元素；
Ⅱ．（1）SiC與Si均為原子晶體，鍵能越大，化學鍵越穩(wěn)定，熔點越高；
SiCl₄ 屬于分子晶體，而SiO₂屬于原子晶體，原子晶體熔點高于分子晶體的；
（2）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，在硅晶體中每個硅原子和其它4個硅原子形成4個共價鍵，所以每個硅原子含有2個共價鍵，1mol 硅單質(zhì)有2mol共價鍵．

解答 解：I．W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素，已知W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為18，中子數(shù)為10，則W元素原子的質(zhì)子數(shù)為18-10=8，故W為氧元素；X和Ne原子的核外電子數(shù)相差1，X為Na或F，X原子半徑大于氧原子，故X為Na元素；Y的單質(zhì)是一種常見的半導體材料，原子序數(shù)大于Na元素，故Y為Si元素；Z的非金屬性在同周期元素中最強，故Z為Cl元素．
（1）X為Na，處于周期表中：第三周期第ⅠA族，
原子核外電子數(shù)為11，W為氧元素，其基態(tài)原子核外電子排布為1s²2s²2p⁴，核外有2個未成對電子，
故答案為：第三周期第ⅠA族；2；
（2）X為Na、Y為Si，Na的熔點較低，Si為原子晶體，熔點很高，故Si的熔點高于Na的；由于非金屬性Cl＞Br，故氫化物穩(wěn)定性：HCl＞HBr，
故答案為：Si；HCl；
（3）Y與Z形成的化合物為SiCl₄，SiCl₄和足量的水反應，生成一種弱酸和一種強酸，反應方程式為：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl，
故答案為：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl；
Ⅱ．（1）碳化硅和硅都是原子晶體，Si-C鍵能大于Si-Si鍵能，所以Si-C鍵更穩(wěn)定，故熔點SiC＞Si，
SiCl₄ 屬于分子晶體，而SiO₂屬于原子晶體，原子晶體熔點高于分子晶體的，故熔點SiCl₄＜SiO₂
故答案為：＞；＜；
（2）反應熱=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和，在硅晶體中每個硅原子和其它4個硅原子形成4個共價鍵，所以每個硅原子含有2個共價鍵，1mol 硅單質(zhì)有2mol共價鍵，則△H=360kJ/mol×4+436kJ/mol×2-176kJ/mol×2-431kJ/mol×4=+236 kJ/mol，
故答案為：+236．

點評 本題考查位置結構性質(zhì)關系、晶體類型與熔沸點比較、反應熱計算等，反應熱計算為易錯點，關鍵是明確共價鍵數(shù)目，難度中等．