Question

X、Y、Z、M、Q、G六種短周期元素，原子序數依次增大。X、Z同主族，可形成離子化合物ZX；Y、M同主族，Y的一種同位素原子常用于測定文物的年代；Q形成的單質為淡黃色固體。請回答下列問題（涉及物質均用化學式表示）。

（1）離子化合物ZX中X離子的結構示意圖為                ； Y在元素周期表中的位置是_______________。

（2）上述元素的最高價氧化物對應的水化物酸性最強的是_______________，Q與G的氣態氫化物還原性更強的是__________________。

（3）工業上制備M的高純度單質，其中一個重要反應是：由MXG₃與X₂在高溫下反應。該反應過程必須控制無水無氧，因為MXG₃遇水劇烈反應生成H₂、        和        ，而混入氧氣，引起的后果是                             。

（4）X₂Q的燃燒熱為a kJ·mol^-1，下列X₂Q燃燒反應的熱化學方程式正確的是           。

A．2X₂Q(g) + O₂(g) = 2Q(s) + 2X₂O(g)     △H= -2a kJ·mol^-1

B．X₂Q(g) + 2O₂(g) = QO₃(g) + X₂O(l)      △H= +a kJ·mol^-1

C．2X₂Q(g)+ 3O₂(g) = 2QO₂(g) + 2X₂O(l)    △H= -2a kJ·mol^-1

D．X₂Q(g) + 2O₂(g) = QO₃(g) + X₂O(l)      △H= -a kJ·mol^-1

（5）熔融狀態下，Z的單質和FeG₂能組成可充電電池（裝置示意圖如下），反應原理為：2Z + FeG₂  Fe + 2ZG 放電時，電池的正極反應式為:                                                          該電池的電解質為___________________。

 

 

Answer 1

【答案】

（16分）（1）（2分） 第二周期IVA族（2分）       （2）HClO₄（1分H₂S（1分）

（3）H₂SiO₃（1分），HCl（1分），H₂和O₂混合發生爆炸或生成的Si部分被O₂氧化成SiO₂（1分） 

（4）C （3分）                    （5）Fe²⁺ +2e^- = Fe （2分），   β-Al₂O₃  （2分）

【解析】

試題分析：上述六種元素都是短周期元素，所以根據已知性質推：Q單質為淡黃色固體，則Q是S，在S之后的短周期主族元素是Cl，即G為Cl，用于同位素測定的為C，Y為C元素，與C同主族的M應該是Si，在C元素之前的X元素與同主族元素Z形成離子化合物ZX，則X、Z均在第一主族，且分別為H、Na，所以綜上可得X、Y、Z、M、Q、G元素分別是H、C、Na、Si、S、Cl。

（1）X是H元素，所以在NaH中，H-的離子結構示意圖為，Y為C元素，其位置是：第二周期，第IVA族。

（2）在這6種元素中非金屬最強的是Cl，其最高價氧化對應的水化物HClO₄酸性最強；Q、G的氫化物分別為H₂S、HCl，因為非金屬性Cl>S，單質的氧化性Cl₂>S，所以離子的還原性Cl^-<S^2- ，所以還原性強的氫化物是H₂S。

（3）MXG₃與X₂ 分別為SiHCl₃和H₂，所以利用二者制備高純硅時，若混入了水SiHCl₃會與H₂O發生劇烈水解反應，生成硅酸H₂、H₂SiO₃和HCl；如果混入了氧氣，則高溫加熱不純H₂會發生爆炸，或者O₂又會氧化高溫生成的單質硅，所以要控制無水無氧環境。

（4）X₂Q是H2S，H2S燃燒是一個放熱反應，所以△H<0，燃燒熱a kJ·mol^-1是指1mol該物質完全燃燒生成穩定氧化物SO2時所釋放的能量，所以如果方程式系數是2時，對應的焓變△H= -2a kJ·mol^-1 ，所以應該選擇C。

（5）該電池反應式為：2Na+FeCl₂ Fe+2NaCl，所以可知該反應中放電時單質Na作電池負極失去電子被氧化，Fe²⁺作正極得到電子被還原為Fe單質，所以正極反應式為：Fe²⁺ + 2e- =Fe；由于電池反應式在熔融狀態下進行的，所以從圖像可以判斷出該電池的電解質溶液是β-Al₂O₃。

考點：本題考查的是元素周期表和元素周期律、非金屬及其化合物性質、化學反應與能量、電化學基礎等知識。