题目内容
【题目】X、Y、Z、J、Q、W为前四周期元素,原子序数依次增大。元素Y在地壳中含量最高,W的一种常见高价氧化物是红棕色粉末,常用于油漆、涂料、油墨的红色染料,25℃X、Z、J、Q的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0.01mol·L-1)的pH与原子序数的关系如图所示。
根据上述信息进行判断,并回答下列问题:
(1)W在周期表中的位置__。比较X、Y、Z的简单离子半径大小为__<____<__(用离子符号表示);
(2)元素的非金属性Y__J(填“>”或“<”)。下列各项中,不能说明这一结论的有__(填序号)。
A.J的氢化物的水溶液放置在空气中会变浑浊
B.Y与J之间形成的化合物中元素的化合价。
C.Y和J的单质的状态
D.Y和J在周期表中的位置
(3)X、J、Q这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是_____(填化学式);酸根呈三角锥结构的酸是___(填化学式)。
(4)Y和Q形成的化合物Q2Y的立体构型为__,Q的单质与湿润的Na2CO3反应可制备Q2Y,其化学方程式为___。
【答案】第四周期Ⅷ族 Na+ O2- N3- > C HNO2、HNO3 H2SO3、HClO3 V形 2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3 =Cl2O+CO2+2NaCl)
【解析】
X、Y、Z、J、Q、W为前四周期元素,原子序数依次增大。元素Y在地壳中含量最高,Y为氧元素,W的一种常见高价氧化物是红棕色粉末,常用于油漆、涂料、油墨的红色染料,W为铁元素,常温下,根据图表25℃X、Z、J、Q的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0.01mol·L-1)的pH与原子序数的关系如图所示,最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01molL-1,Z的pH为12,为一元强碱,则Z是Na元素,X、Q的pH均为2,为一元强酸,则X为N元素、Q为Cl元素;J的pH小于2,则J的为二元强酸,故J为S元素.则X为N元素、Y 为O元素、Z是Na元素、J为S元素、Q为Cl元素、W为Fe,
(1)根据元素周期律解题,核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,对核外电子的吸引能力越强,半径约小;
(2)比较非金属性时,要看在周期表的位置,非金属性可以根据单质氧化性的强弱,最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,气态氢化物的稳定性等判断;
(3)X、J、Q这些元素形成的含氧酸中有HNO2、HNO3、H2SO3、 H2SO4、HClO、HClO3、 HClO4等。计算出中心原子的价层电子对数,确定分子的立体构型;
(4)化合物D2A为Cl2O,计算O原子孤电子对数、价层电子对数,价层电子对数=δ键数目+孤电子对数,进而确定空间构型;氯气与湿润的Na2CO3反应得到Cl2O,由电子转移守恒可知,先得到HCl生成,HCl再与碳酸钠反应。
X、Y、Z、J、Q、W为前四周期元素,原子序数依次增大。元素Y在地壳中含量最高,Y为氧元素,W的一种常见高价氧化物是红棕色粉末,常用于油漆、涂料、油墨的红色染料,W为铁元素,常温下,根据图表25℃X、Z、J、Q的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0.01mol·L-1)的pH与原子序数的关系如图所示,最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01molL-1,Z的pH为12,为一元强碱,则Z是Na元素,X、Q的pH均为2,为一元强酸,则X为N元素、Q为Cl元素;J的pH小于2,则J的为二元强酸,故J为S元素.则X为N元素、Y 为O元素、Z是Na元素、J为S元素、Q为Cl元素、W为Fe元素,
(1)W是铁元素,W在周期表中的位置第四周期Ⅷ族 ,Na+ ,O2- ,N3-的核外电子排布相同,核电荷数越大的元素半径越小,故Na+ <O2- <N3-,
答案为:Na+ ,O2- ,N3-;
(2)O和S位于同主族元素,同主族从上到下,非金属性减弱,故O>S,
A.J的氢化物的水溶液放置在空气中会变浑浊,硫化氢被空气氧化成硫单质,可以证明氧气的氧化性大于硫,故A正确;
B.Y与J之间形成的化合物中元素的化合价,二氧化硫中硫显正四价,氧显负二价,可证明氧的非金属性强,故B正确;
C.Y和J的单质的状态不能确定金属性和非金属性,故C错误;
D.Y和J在周期表中的位置,可知氧在硫的上一周期,它们位于同一主族,同主族元素从上到下,半径增大,失电子能力增强,得电子能力减弱,非金属性减弱,金属性增强,可以得出结论,故D正确;
故答案选C;
(3)X、J、Q这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数价层电子对数=δ键数目+孤电子对数,
这些元素能够形成含氧酸的为N、S、Cl元素,N、S、Cl这些元素形成的含氧酸中有HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4、HClO、HClO3、HClO4等。
NO2中N原子价层电子对数是2+=3,含1对孤电子对,所以为V形结构,
NO3中N原子价层电子对数是3+=3,不含孤电子对,所以为平面三角形,
SO32中S原子价层电子对数是3+=4,含1对孤电子对,所以为三角锥形,
SO42中S原子价层电子对数是4+=4,不含孤电子对,所以为正四面体,
ClO3-中Cl原子价层电子对数是=3+=4,含1对孤电子对,所以为三角锥形,
则分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3;酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3、HClO3;
故答案为:HNO2、HNO3;H2SO3、HClO3;
(4)化合物D2A为Cl2O,O为中心原子,形成2个σ键,孤电子对数为=2,则中心原子的价层电子对数为4,立体构型为V形,氯气与湿润的Na2CO3反应得到Cl2O,由电子转移守恒可知,先得到HCl生成,HCl再与碳酸钠反应,反应的方程式为:2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3 =Cl2O+CO2+2NaCl),
故答案为:V形;2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3 =Cl2O+CO2+2NaCl)。
