Question

下表是短周期中部分元素的原子半径及主要化合价．

元素代号	U	V	W	X	Y	Z	M
原子半径/nm	0.037	0.157	0.074	0.075	0.077	0.143	0.102
主要化合价	+1	+1	-2	-3，+5	+2，+4	+3	-2，+6

请回答：
（1）X在元素周期表中的位置是

 

；
（2）V、W、Z三种元素的离子具有相同的电子层结构，三者的离子半径由大到小的顺序（用离子符号表示）是

 

；并用离子方程式表示出Z离子可作净水剂的原因

 

；
（3）M的单质能跟V的最高价氧化物水化物的热浓溶液发生氧化还原反应，生成两种正盐的水溶液均呈碱性，写出该氧化还原反应的离子方程式

 

；
（4）W、X、Y分别与U均可形成10电子共价化合物，晶体类型均为

 

，其中，属于非极性分子的是（写化学式）

 

，若将其作为燃料，以熔融的K₂CO₃为电解质，空气作为氧化剂，并选择适当的惰性电极，组成原电池．写出该电池工作时的负极反应式

 

．

Answer 1

分析：主族元素中，元素的最高化合价与其族序数相等，元素的最低化合价数值=族序数-8，同一周期中，元素的原子半径随着原子序数的增大而减小，同一主族中，元素的原子半径随着原子序数的增大而增大，
根据表中数值知，U、V都有+1价，处于IA族元素，且V的原子半径较大，V是Na元素，U是H元素；
W、M都有-2价，处于VIA族元素，M有+6价，则W是O元素，M是S元素；
Z有+3价，属于第IIIA族元素，其原子半径小于钠，所以Z是Al元素；
X有+5、-3价，是第VA族元素，原子半径小于S原子，则X是N元素；
Y有+2、+4价，是第IVA族元素，Y的原子半径大于X，所以Y是C元素；
结合元素、物质的结构和性质分析解答．

解答：解：主族元素中，元素的最高化合价与其族序数相等，元素的最低化合价数值=族序数-8，同一周期中，元素的原子半径随着原子序数的增大而减小，同一主族中，元素的原子半径随着原子序数的增大而增大，
根据表中数值知，U、V都有+1价，处于IA族元素，且V的原子半径较大，V是Na元素，U是H元素；
W、M都有-2价，处于VIA族元素，M有+6价，则W是O元素，M是S元素；
Z有+3价，属于第IIIA族元素，其原子半径小于钠，所以Z是Al元素；
X有+5、-3价，是第VA族元素，原子半径小于S原子，则X是N元素；
Y有+2、+4价，是第IVA族元素，Y的原子半径大于X，所以Y是C元素；
（1）X是N元素，其原子核外有2个电子层，最外层电子数是5，则X在元素周期表中的位置是第二周期第VA族，故答案为：第二周期ⅤA族；
（2）V、W、Z三种元素的离子分别是Na⁺、O ^2-、Al ³⁺，电子层结构相同的离子，其离子半径随着原子序数增大而减小，所以三者的离子半径由大到小的顺序O^2-＞Na⁺＞Al³⁺；
Al³⁺易水解生成氢氧化铝胶体Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺，胶体具有吸附性，所以能净水，
故答案为：O^2-＞Na⁺＞Al³⁺；Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺；
（3）M的单质是S，V的最高价氧化物的水化物是氢氧化钠，加热条件下，S和氢氧化钠溶液发生氧化还原反应生成硫化钠、亚硫酸钠和水，离子反应方程式为：3S+6OH^-=2S^2-+SO₃^2-+3H₂O，
故答案为：3S+6OH^-=2S^2-+SO₃^2-+3H₂O；
（4）W、X、Y分别与U均可形成10电子共价化合物分别是水、氨气、甲烷，这几种物质晶体中的构成微粒是分子，所以属于分子晶体，CH₄中正负电荷重心重合，为非极性分子，将甲烷作燃料，以熔融的K₂CO₃为电解质，空气作为氧化剂，并选择适当的惰性电极，组成原电池，负极上甲烷失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，
故答案为：分子晶体；CH₄；CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O．

点评：本题考查较综合，涉及电极反应式的书写、离子反应方程式的书写、离子半径大小的比较等知识点，根据元素周期律正确判断元素是解本题关键，难点的电极反应式的书写，要结合电解质书写，难度中等．