Question

I．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相對(duì)位置如圖所示，其中Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等．按要求回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出X的原子結(jié)構(gòu)示意圖

 

．
（2）列舉一個(gè)事實(shí)說(shuō)明W非金屬性強(qiáng)于Z：

 

（用化學(xué)方程式表示）．
（3）含Y的某種鹽常用作凈水劑，其凈水原理是

 

（用離子方程式表示）．
Ⅱ．運(yùn)用所學(xué)化學(xué)原理，解決下列問(wèn)題：
（4）已知：Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂．某同學(xué)利用單質(zhì)硅和鐵為電極材料設(shè)計(jì)原電池（NaOH為電解質(zhì)溶液），該原電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

；
（5）已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=a kJ?mol^-1；②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H=b kJ?mol^-1；③Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）△H=c kJ?mol^-1．工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的熱化學(xué)方程式為

 

；
（6）已知：CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）．如表為該反應(yīng)在不同溫度時(shí)的平衡常數(shù)．則該反應(yīng)的△H

 

0（填“＜”或“＞”）；500℃時(shí)進(jìn)行該反應(yīng)，且CO和H₂O起始濃度相等，C0平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．

溫度/℃	400	500	600
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,元素周期律與元素周期表專(zhuān)題,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：Ⅰ．由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中相對(duì)位置可知，X處于第二周期，其余元素處于第三周期，其中Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，處于ⅢA族，則Y為Al、Z為Si、X為N、W為Cl，據(jù)此解答；
Ⅱ．（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Si在負(fù)極上失去電子，堿性條件下生成硅酸根與水；
（5）根據(jù)蓋斯定律書(shū)寫(xiě)目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，平衡常數(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
CO和H₂O起始濃度相等，令他們的濃度為1mol/L，設(shè)平衡時(shí)CO的濃度變化量為xmol/L，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算，進(jìn)而計(jì)算CO轉(zhuǎn)化率．

解答： 解：Ⅰ．由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中相對(duì)位置可知，X處于第二周期，其余元素處于第三周期，其中Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，處于ⅢA族，則Y為Al、Z為Si、X為N、W為Cl，
（1）X為N元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
（2）最高價(jià)含氧酸的酸性強(qiáng)弱可以說(shuō)明非金屬性強(qiáng)弱，方程式為2HClO₄+Na₂SiO₃=2NaClO₄+H₂SiO₃↓，
故答案為：2HClO₄+Na₂SiO₃=2NaClO₄+H₂SiO₃↓；
（3）含鋁鹽溶液中鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體，可以用作凈水劑，凈水原理離子方程式為：Al³+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Al³+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
Ⅱ．（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Si在負(fù)極上失去電子，堿性條件下生成硅酸根與水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O，
故答案為：Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O；
（5）已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=a kJ?mol^-1；
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H=b kJ?mol^-1；
③Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）△H=c kJ?mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，①+②-③得：2C（s）+SiO₂（s）=2CO（g）+Si（s）△H=（a+b-c） kJ?mol^-1，
故答案為：2C（s）+SiO₂（s）=2CO（g）+Si（s）△H=（a+b-c） kJ?mol^-1；
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，平衡常數(shù)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0；
CO和H₂O起始濃度相等，令他們的起始濃度為1mol/L，設(shè)平衡時(shí)CO的濃度變化量為xmol/L，則：
            CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）
開(kāi)始（mol/L）：1       1       0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：x       x       x       x
平衡（mol/L）：1-x     1-x     x       x
故

x?x

(1-x)?(1-x)

=9，解得x=0.75，
故CO的轉(zhuǎn)化率=

0.75mol/L

1mol/L

×100%=75%，
故答案為：＜；75%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用、原電池、熱化學(xué)方程式、化學(xué)平衡計(jì)算等，側(cè)重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固，（4）中負(fù)極電極反應(yīng)式可以利用總反應(yīng)式減去正極電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)，難度不大．