Question

2．短周期元素X、Y、Z、W、E、Q在元素周期表中的位置如圖所示，其中X、Y、Z三種元素的質(zhì)子數(shù)之和為21．回答下列問題

X	Y	Z	W
	E		Q

（1）（4分）寫出①Q(mào)₂Z和②ZW₂分別與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①Cl₂O+H₂O=2HClO②OF₂+H₂O═2HF+O₂
（2）E元素的一種單質(zhì)A，分子空間構(gòu)型為正四面體，鍵角為60°，寫出A（A被氧化成最高價含氧酸）與Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式3P₄+20HNO₃+8H₂O=12H₃PO₄+20NO↑，工業(yè)上使用Ca₃（EO₄）₂、石英砂和焦炭粉在電弧爐中熔燒還原得到A，化學(xué)方程式為：2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C$\frac{\underline{\;電弧熔燒\;}}{\;}$P₄+6CaSiO₃+10CO↑．
（3）磷有多種化合物，次磷酸（H₃PO₂，為一元中強酸）和次磷酸鈉（NaH₂PO₂）是化工生產(chǎn)中常用的還原劑．
①化學(xué)鍍銀，可利用H₃PO₂把溶液中的Ag⁺還原為銀的反應(yīng)，已知該反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1：4，則氧化產(chǎn)物是H₃PO₄（填化學(xué)式）．
②工業(yè)上可用白磷（P₄）與Ba（OH）₂溶液反應(yīng)生成PH₃和Ba（H₂PO₂）₂．寫出并配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式2P₄+3Ba（OH）₂+6H₂O=3Ba（H₂PO₂）₂+2PH₃↑，
如圖是利用電解原理制備H₃PO₂的示意圖；已知電極反應(yīng)為：
陽極   4OH^--4e→O₂↑+H₂O
陰極   2H⁺+2e→H₂↑）：
分析在陽極室得到H₃PO₂原因：陽極反應(yīng)中消耗水電離的OH^-，使c（H⁺）增大，H₂PO₂^-通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，得到產(chǎn)品．

Answer 1

分析 X、Y、Z三種元素位于相同周期且相鄰，設(shè)X的原子序數(shù)為n，則Y、Z的原子序數(shù)分別為n+1、n+2，則n+n+1+n+2=21，n=6，則X為C元素，Y為N元素，Z為O元素，由W在周期表中的位置可知為F元素，Y與E在同一主族，且E在Y的下一周期，所以E為P元素，W與Q在同一主族，且Q在W的下一周期，所以Q為Cl元素．
（1）Q₂Z為Cl₂O和水反應(yīng)生成次氯酸，ZW₂為OF₂與水反應(yīng)生成氫氟酸和氧氣，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（2）E元素的一種單質(zhì)A，分子空間構(gòu)型為正四面體，鍵角為60°，為白磷，Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物為硝酸，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，磷被氧化成最高價含氧酸磷酸，氮被還原成一氧化氮，石英砂成分為二氧化硅，Ca₃（EO₄）₂、石英砂和焦炭粉在電弧爐中熔燒還原得到白磷，硅酸鈣、一氧化碳，據(jù)此書寫方程式；
（3）①H₃PO₂和AgNO₃溶液反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)鍍銀，此反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4：1，結(jié)合化合價判斷產(chǎn)物；
②根據(jù)反應(yīng)物和生成物結(jié)合原子守恒和電子守恒書寫方程式；根據(jù)圖示“四室電滲析法”工作原理分析產(chǎn)品室可得到H₃PO₂的原因，陽極反應(yīng)中消耗水電離的OH^-，使c（H⁺）增大，H₂PO₂^-通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，得到產(chǎn)品．

解答 解：X、Y、Z三種元素位于相同周期且相鄰，設(shè)X的原子序數(shù)為n，則Y、Z的原子序數(shù)分別為n+1、n+2，則n+n+1+n+2=21，n=6，則X為C元素，Y為N元素，Z為O元素，由W在周期表中的位置可知為F元素，Y與E在同一主族，且E在Y的下一周期，所以E為P元素，W與Q在同一主族，且Q在W的下一周期，所以Q為Cl元素．
（1）Q₂Z為Cl₂O和水反應(yīng)，反應(yīng)為：Cl₂O+H₂O=2HClO，ZW₂為OF₂與水反應(yīng)，反應(yīng)為：OF₂+H₂O═2HF+O₂，
故答案為：Cl₂O+H₂O=2HClO；OF₂+H₂O═2HF+O₂；
（2）E為P元素，分子空間構(gòu)型為正四面體，鍵角為60°的單質(zhì)為白磷，Y為N元素，Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物為硝酸，具有氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，磷被氧化成最高價含氧酸磷酸，氮被還原成一氧化氮，反應(yīng)為：3P₄+20HNO₃+8H₂O=12H₃PO₄+20NO↑，石英砂成分為二氧化硅，Ca₃（EO₄）₂、石英砂和焦炭粉在電弧爐中熔燒還原得到白磷，硅酸鈣、一氧化碳，反應(yīng)為：2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C$\frac{\underline{\;電弧熔燒\;}}{\;}$P₄+6CaSiO₃+10CO↑，
故答案為：3P₄+20HNO₃+8H₂O=12H₃PO₄+20NO↑；2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C$\frac{\underline{\;電弧熔燒\;}}{\;}$P₄+6CaSiO₃+10CO↑；
（3）①H₃PO₂中，氫元素為+1價，氧元素為-2價，依據(jù)化合價代數(shù)和為0，磷化合價為+1價，該反應(yīng)中Ag⁺為氧化劑，H₃PO₂為還原劑，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4：1，設(shè)反應(yīng)產(chǎn)物中P的化合價為x，根據(jù)化合價升降相等可得，4×（1-0）=1×（x-1），解得x=5，所以氧化產(chǎn)物為+5價的H₃PO₄，
故答案為：H₃PO₄；
②白磷（P₄）與Ba（OH）₂溶液反應(yīng)生成PH₃氣體和Ba（H₂PO₂）₂，反應(yīng)方程式為2P₄+3Ba（OH）₂+6H₂O=3Ba（H₂PO₂）₂+2PH₃↑，據(jù)電解反應(yīng)式可知，陽極反應(yīng)中消耗水電離的OH^-，使c（H⁺）增大，H₂PO₂^-通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，得到產(chǎn)品，
故答案為：2P₄+3Ba（OH）₂+6H₂O=3Ba（H₂PO₂）₂+2PH₃↑；陽極反應(yīng)中消耗水電離的OH^-，使c（H⁺）增大，H₂PO₂^-通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極室，得到產(chǎn)品．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)方程式書寫等知識，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，根據(jù)位置判斷元素所處的周期是推斷關(guān)鍵，注意掌握元素周期表的結(jié)構(gòu)與元素周期律，題目難度中等．