Question

（2009?西城区一模）X、Y、Z为周期表中前20号主族元素，原子序数递增，X、Y原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，Z是人体含量最高的金属元素．
（1）下列含氧酸根化学式书写不正确的是

a

（填序号）．
a．XO₃^-b．XO₃^2-c．YO₃^2-d．Y₂O₃^2-
（2）X、Y的原子可构成只含极性键的非极性分子，它的电子式是

，空间构型是

直线型

．
（3）Y的最高价含氧酸是重要的化工产品．
①已知YO₂被空气氧化，每生成1mol气态YO₃，放出98.3kJ热量，该反应的热化学方程式是

SO₂（g）+1/2O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3KJ/mol

．
②实验测得相同条件下一定量的Y单质分别在空气和在氧气中充分燃烧后产物的成分（体积分数）如表．

	YO2	YO3
空气	94%～95%	5%～6%
氧气	97%～98%	2%～3%

Y在纯氧中燃烧产物里YO₃含量比空气中少的原因是

纯氧中O₂浓度大，单位时间内放热多，体系温度高，平衡向SO₃分解的方向移动

．
③天然ZYO₄既可用于制备Y的氧化物又可用于制水泥．ZYO₄与X单质在高温下反应，得到两种常见气体．每消耗1molX单质，有4mol电子转移，该反应的化学方程式是

2CaSO₄+C═2CaO+CO₂↑+2SO₂↑

．
（4）为了测定某水泥样品成分，称取10.0g样品，将其中的Z元素转化为ZX₂O₄沉淀，将沉淀用稀酸处理得H₂X₂O₄溶液，取该溶液体积的1/100，用KMnO₄溶液滴定（氧化产物为XO₂，还原产物为Mn²⁺），结果用去0.0200mol?L^-1的KMnO₄溶液24.00mL．该样品中Z的氧化物的质量分数是

67.2%

．

Answer 1

分析：最外层电子数是其电子层数的2倍的元素有C和S两种元素，根据原子序数依次递增可知X是C元素，Y是S元素，Z是人体含量最高的金属元素，应为Ca元素．
（1）根据C元素的原子最外层只有4个电子，不可能形成+5价化合物分析；
（2）根据价层电子对判断分子的体积构型；
（3）①根据书写热化学方程式的方法书写热化学方程式；
②硫与氧气反应是放热可逆反应，在纯氧中更剧烈放热更多，使平衡向逆向进行；
③CaSO₄与C单质在高温下反应，得到两种常见气体，该气体为CO₂和SO₂，每消耗1molC单质，有4mol电子转移，则每有1molC参加反应，应有2mol生成SO₂；
（4）利用氧化还原反应得失电子守恒结合关系式计算，反应的关系式为5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄；

解答：解：最外层电子数是其电子层数的2倍的元素有C和S两种元素，根据原子序数依次递增可知X是C元素，Y是S元素，Z是人体含量最高的金属元素，应为Ca元素．
（1）XO₃^-中X的化合价为+5价，C元素的原子最外层只有4个电子，不可能形成+5价化合物，其它选项分别为，CO₃^2-、SO₃^2-、S₂O₃^2-，符合C和S常见的存在形式，故答案为：a；
（2）X、Y的原子可构成只含极性键的非极性分子，该分子为CS₂，分子中含有2个δ键，没有孤电子对，为直线型分子，电子式为，
故答案为：；直线型；
（3）①根据书写热化学方程式的方法书写，SO₂被空气氧化，每生成1mol气态SO₃，放出98.3kJ热量，反应的热化学方程式为SO₂（g）+1/2O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3KJ/mol，
故答案为：SO₂（g）+1/2O₂（g）═SO₃（g）△H=-98.3KJ/mol；
②硫与氧气反应是放热可逆反应，在纯氧中更剧烈放热更多，使平衡向逆向进行，所以纯氧中三氧化硫量少，
故答案为：纯氧中O₂浓度大，单位时间内放热多，体系温度高，平衡向SO₃分解的方向移动；
③CaSO₄与C单质在高温下反应，得到两种常见气体，该气体为CO₂和SO₂，每消耗1molC单质，有4mol电子转移，则每有1molC参加反应，应有2mol生成SO₂，
反应的方程式为2CaSO₄+C═2CaO+CO₂↑+2SO₂↑，
故答案为：2CaSO₄+C═2CaO+CO₂↑+2SO₂↑；
（4）利用氧化还原反应得失电子守恒结合关系式计算，根据质量守恒得关系式CaC₂O₄～H₂C₂O₄根据氧化还原反应得失电子数目相等可知5H₂C₂O₄～2KMnO₄，故有5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，
则：5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄
    5mol     5mol    2mol
   n         n       0.0200mol?L^-1×0.024L=4.8×10^-4mol
n=

5×4.8×10-4mol

2

=1.2×10^-3mol
所以10.0g样品含Ca元素的物质的量为100×1.2×10^-3mol=0.12mol，样品中CaO的质量为0.12mol×56g/mol=6.72g，质量分数为

6.72

10

×100%=67.2%，
故答案为：67.2%．

点评：本题考查物质的推断，题目较为综合，涉及分子的立体构型、热化学方程式以及滴定操作等问题，题目难度较大，利用守恒计算是解答该题的关键．