Question

X、Y、Z為周期表中前20號主族元素，原子序數遞增，X、Y原子的最外層電子數是其電子層數的2倍，Z是人體含量最高的金屬元素．
（1）下列含氧酸根化學式書寫不正確的是______（填序號）．
a．XO₃^-b．XO₃^2-c．YO₃^2-d．Y₂O₃^2-
（2）X、Y的原子可構成只含極性鍵的非極性分子，它的電子式是______，空間構型是______．
（3）Y的最高價含氧酸是重要的化工產品．
①已知YO₂被空氣氧化，每生成1mol氣態YO₃，放出98.3kJ熱量，該反應的熱化學方程式是______．
②實驗測得相同條件下一定量的Y單質分別在空氣和在氧氣中充分燃燒后產物的成分（體積分數）如表．

	YO2	YO3
空氣	94%～95%	5%～6%
氧氣	97%～98%	2%～3%

Y在純氧中燃燒產物里YO₃含量比空氣中少的原因是______．
③天然ZYO₄既可用于制備Y的氧化物又可用于制水泥．ZYO₄與X單質在高溫下反應，得到兩種常見氣體．每消耗1molX單質，有4mol電子轉移，該反應的化學方程式是______．
（4）為了測定某水泥樣品成分，稱取10.0g樣品，將其中的Z元素轉化為ZX₂O₄沉淀，將沉淀用稀酸處理得H₂X₂O₄溶液，取該溶液體積的1/100，用KMnO₄溶液滴定（氧化產物為XO₂，還原產物為Mn²⁺），結果用去0.0200mol?L^-1的KMnO₄溶液24.00mL．該樣品中Z的氧化物的質量分數是______．

Answer 1

解：最外層電子數是其電子層數的2倍的元素有C和S兩種元素，根據原子序數依次遞增可知X是C元素，Y是S元素，Z是人體含量最高的金屬元素，應為Ca元素．
（1）XO₃^-中X的化合價為+5價，C元素的原子最外層只有4個電子，不可能形成+5價化合物，其它選項分別為，CO₃^2-、SO₃^2-、S₂O₃^2-，符合C和S常見的存在形式，故答案為：a；
（2）X、Y的原子可構成只含極性鍵的非極性分子，該分子為CS₂，分子中含有2個δ鍵，沒有孤電子對，為直線型分子，電子式為，
故答案為：；直線型；
（3）①根據書寫熱化學方程式的方法書寫，SO₂被空氣氧化，每生成1mol氣態SO₃，放出98.3kJ熱量，反應的熱化學方程式為SO₂（g）+1/2O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3KJ/mol，
故答案為：SO₂（g）+1/2O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3KJ/mol；
②硫與氧氣反應是放熱可逆反應，在純氧中更劇烈放熱更多，使平衡向逆向進行，所以純氧中三氧化硫量少，
故答案為：純氧中O₂濃度大，單位時間內放熱多，體系溫度高，平衡向SO₃分解的方向移動；
③CaSO₄與C單質在高溫下反應，得到兩種常見氣體，該氣體為CO₂和SO₂，每消耗1molC單質，有4mol電子轉移，則每有1molC參加反應，應有2mol生成SO₂，
反應的方程式為2CaSO₄+C═2CaO+CO₂↑+2SO₂↑，
故答案為：2CaSO₄+C═2CaO+CO₂↑+2SO₂↑；
（4）利用氧化還原反應得失電子守恒結合關系式計算，根據質量守恒得關系式CaC₂O₄～H₂C₂O₄根據氧化還原反應得失電子數目相等可知5H₂C₂O₄～2KMnO₄，故有5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，
則：5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄
5mol 5mol 2mol
n n 0.0200mol?L^-1×0.024L=4.8×10^-4mol
n==1.2×10^-3mol
所以10.0g樣品含Ca元素的物質的量為100×1.2×10^-3mol=0.12mol，樣品中CaO的質量為0.12mol×56g/mol=6.72g，質量分數為=67.2%，
故答案為：67.2%．
分析：最外層電子數是其電子層數的2倍的元素有C和S兩種元素，根據原子序數依次遞增可知X是C元素，Y是S元素，Z是人體含量最高的金屬元素，應為Ca元素．
（1）根據C元素的原子最外層只有4個電子，不可能形成+5價化合物分析；
（2）根據價層電子對判斷分子的體積構型；
（3）①根據書寫熱化學方程式的方法書寫熱化學方程式；
②硫與氧氣反應是放熱可逆反應，在純氧中更劇烈放熱更多，使平衡向逆向進行；
③CaSO₄與C單質在高溫下反應，得到兩種常見氣體，該氣體為CO₂和SO₂，每消耗1molC單質，有4mol電子轉移，則每有1molC參加反應，應有2mol生成SO₂；
（4）利用氧化還原反應得失電子守恒結合關系式計算，反應的關系式為5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄；
點評：本題考查物質的推斷，題目較為綜合，涉及分子的立體構型、熱化學方程式以及滴定操作等問題，題目難度較大，利用守恒計算是解答該題的關鍵．