Question

W、X、Y、Z四種短周期元素在元素周期表中的位置如圖1所示，其中Y與鈉元素和氫元素均可形成原子個數l：1和1：2的化合物．

請回答下列問題．
（1）W元素形成的同素異形體的晶體類型可能是（填序號）

 

．
①原子晶體    ②離子晶體③分子晶體    ④金屬晶體
（2）H₂Y₂的電子式為

 

，Na₂Y₂中的化學鍵種類為：

 

．
（3）在圖2中，b的pH約為7，且含有Fe²⁺和淀粉KI的水溶液，a為H₂Y₂的水溶液，旋開分液漏斗旋鈕，觀察到燒瓶中溶液呈藍色并有紅褐色沉淀生成．當消耗2molI^-時，共轉移3mol電子，該反應的離子方程式是

 

．
（4）已知：298K時，金屬鈉與Y₂氣體反應，若生成1molNa₂Y固體時，放出熱量414kJ；若生成1mol Na₂Y₂固體時，放出熱量511kJ．則由Na₂Y固體與Y₂氣體反應生成Na₂Y₂固體的熱化學方程式為

 

．
（5）X的原子結構示意圖為

 

．Z在周期表中的位置

 

．
（6）有人設想利用原電池原理以氣體Z₂和氫氣制備一種重要的化工原料，同時獲取電能．假設這種想法可行，用石墨作電極材料，用稀鹽酸作電解質溶液，則通入Z₂的電極為原電池的

 

極，其電極反應式為

 

．

Answer 1

分析：W、X、Y、Z四種短周期元素，由元素在元素周期表中的位置，可知W、Y處于第二周期，X、Z處于第三周期，其中Y與鈉元素和氫元素均可形成原子個數l：1和1：2的化合物，則Y為O元素，可推知W為C元素、X為P、Z為Cl，
（1）碳單質同素異形體有金剛石、石墨、C₆₀等，金剛石為原子晶體、C₆₀為分子晶體，石墨為混合晶體；
（2）H₂O₂分子中O原子之間形成1對共用電子對、H原子與O原子之間形成1對共用電子對；Na₂O₂屬于離子化合物，過氧根離子中O原子之間形成非極性鍵；
（3）在圖2中，將H₂O₂的水溶液滴入含有Fe²⁺和淀粉KI的水溶液，觀察到燒瓶中溶液呈藍色并有紅褐色沉淀生成，說明反應生成氫氧化鐵與碘單質．當消耗2molI^-時，共轉移3mol電子，則參加反應的Fe²⁺物質的量為

3mol-2mol

3-2

=1mol，參加反應H₂O₂的物質的量=

3mol

2×[(-1)-(-2)]

=1.5mol，故Fe²⁺、H₂O₂、I^-的化學計量數之比=2：3：4，據此書寫；
（4）根據題意書寫Na與氧氣反應生成氧化鈉、過氧化鈉的熱化學方程式，再根據蓋斯定律書寫；
（5）P原子核外電子數為15，有3個電子層，最外層電子數為5；Z為Cl元素，處于第三周期ⅦA族；
（6）氯氣獲得電子生成Cl^-，發生還原反應，應在原電池正極通入．

解答：解：W、X、Y、Z四種短周期元素，由元素在元素周期表中的位置，可知W、Y處于第二周期，X、Z處于第三周期，其中Y與鈉元素和氫元素均可形成原子個數l：1和1：2的化合物，則Y為O元素，可推知W為C元素、X為P、Z為Cl，
（1）碳單質同素異形體有金剛石、石墨、C₆₀等，金剛石為原子晶體、C₆₀為分子晶體，石墨為混合晶體，
故答案為：①③；
（2）H₂O₂分子中O原子之間形成1對共用電子對、H原子與O原子之間形成1對共用電子對，其電子式為；Na₂O₂屬于離子化合物，過氧根離子中O原子之間形成非極性鍵，含有離子鍵、非極性鍵，
故答案為：；離子鍵、非極性；
（3）在圖2中，將H₂O₂的水溶液滴入含有Fe²⁺和淀粉KI的水溶液，觀察到燒瓶中溶液呈藍色并有紅褐色沉淀生成，說明反應生成氫氧化鐵與碘單質．當消耗2molI^-時，共轉移3mol電子，則參加反應的Fe²⁺物質的量為

3mol-2mol

3-2

=1mol，參加反應H₂O₂的物質的量=

3mol

2×[(-1)-(-2)]

=1.5mol，故Fe²⁺、H₂O₂、I^-的化學計量數之比=2：3：4，該反應離子方程式為：2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe（OH）₃+2I₂，
故答案為：2Fe²⁺+3H₂O₂+4I^-=2Fe（OH）₃+2I₂；
（4）根據題意可知：①2Na（s）+

1

2

O₂（g）=Na₂O（s）△H=-414kJ/mol
②2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ/mol
根據蓋斯定律，②-①得Na₂O（s）+

1

2

O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-97kJ/mol，
故答案為：Na₂O（s）+

1

2

O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-97kJ/mol；
（5）P原子核外電子數為15，有3個電子層，最外層電子數為5，原子結構示意圖為；Z為Cl元素，處于第三周期ⅦA族，
故答案為：；第三周期ⅦA族；
（6）氯氣獲得電子生成Cl^-，發生還原反應，應在原電池正極通入，電極反應式為：Cl₂+2e^-=2Cl^-，
故答案為：正；Cl₂+2e^-=2Cl^-．

點評：本題以元素推斷為載體，考查常用化學用語、化學鍵、氧化還原反應、熱化學方程式、原電池等，難度中等，（3）中離子方程式書寫，為易錯點，需要根據電子轉移計算確定化學計量數．