Question

12．如图的虚线框中每一列、每一行相当于周期表的每一族和每一周期，但它的列数和行数都多于元素周期表．

I．请在如图的虚线框中用实线画出周期表第一至第六周期的轮廓，并画出金属与非金属的分界线．（要求：左上角的第一个格是第一周期第IA族元素）
II．X、Y、Z、M、N为短周期的五种主族元素，其中X、Z同主族，Y、Z同周期，M与X，Y既不同族，也不同周期．X原子最外层电子数是核外电子层数的三倍，Y的最高化合价与其最低化合价的代数和等于6．N是短周期主族元素中原子半径最大的非金属元素．
（1）请写出下列元素的元素符号：XO，YCl，MH．
（2）请写出N元素在周期表中的位置三周期、IVA 主族；与N同族的短周期元素L，其最高价氧化物的电子式为；N的最高价氧化物与NaOH溶液反应离子方程式：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（3）Y与Z的最高价氧化物的水化物的酸性强弱HClO₄＞H₂SO₄（用化学式表示）     Y与Z相比，非金属性较强的元素是HCl，可以证明该结论的实验是（用化学方程式表示）Cl₂+H₂S=S↓+2HCl．
（4）L和M 按1：4的原子个数组成的化合物甲与 X的常见气态单质乙以及NaOH溶液构成原电池，如图，试分析：

①闭合K，写出左侧A电极的反应式CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O
②闭合K，当A电极消耗1.6g化合物甲时（假设过程中无任何损失），则右侧装置中电极上放出的气体在标准状况下的体积为9.96升．

Answer 1

分析 I．第一周期有2种元素，分别处于1、18列，第二、三周期中3～12列不存在，最外层电子数≤周期数为金属元素，第一周期没有金属元素；
Ⅱ．X、Y、Z、M、N为短周期的五种主族元素，X原子最外层电子数是核外电子层数的三倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则X为O元素；X、Z同主族，则Z为S元素；Y、Z同周期，Y的最高化合价与其最低化合价的代数和等于6，则Y为Cl；N是短周期主族元素中原子半径最大的非金属元素，则N为Si；M与X、Y既不同族，也不同周期，则M为H元素，据此解答．

解答 解：I．第一周期有2种元素，分别处于1、18列，第二、三周期中3～12列不存在，最外层电子数≤周期数为金属元素，第一周期没有金属元素，用实线画出周期表第一至第六周期的轮廓，并画出金属与非金属的分界线为：，
故答案为：；
Ⅱ．X、Y、Z、M、N为短周期的五种主族元素，X原子最外层电子数是核外电子层数的三倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则X为O元素；X、Z同主族，则Z为S元素；Y、Z同周期，Y的最高化合价与其最低化合价的代数和等于6，则Y为Cl；N是短周期主族元素中原子半径最大的非金属元素，则N为Si；M与X、Y既不同族，也不同周期，则M为H元素．
（1）由上述分析可知，X为O、Y为Cl、M为H，故答案为：O；Cl；H；
（2）N为Si元素，在周期表中的位置是第三周期IVA族，与N同族的短周期元素L为碳元素，其最高价氧化物为CO₂，电子式为 ；N的最高价氧化物为SiO₂，与NaOH溶液反应离子方程式：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：三；IVA；；SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）非金属性Y（Cl）＞Z（S），最高价氧化物的水化物的酸性：HClO₄＞H₂SO₄，可以证明Cl元素非金属性强的实验是（用化学方程式表示）：Cl₂+H₂S=S↓+2HCl，
故答案为：HClO₄＞H₂SO₄；Cl；Cl₂+H₂S=S↓+2HCl；
（4）①闭合K，左侧通入甲烷，而甲烷发生氧化反应，碱性条件下生成碳酸根离子与水，左侧A电极的反应式：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
②闭合K，当A电极消耗1.6g甲烷，其物质的量=$\frac{1.6g}{16g/mol}$=0.1mol，转移电子物质的量=0.1mol×8=0.8mol，右池为电解池，阴离子只有氢氧根离子放电生成氧气，根据电子转移守恒可知，生成氧气的物质的量=$\frac{0.8mol}{4}$=0.2mol，溶液中Ag⁺的物质的量=0.2L×2mol/L=0.4mol，完全放电转移获得电子为0.4mol，故反应的H⁺的物质的量=0.8mol-0.4mol=0.4mol，故生成氢气的物质的量=$\frac{0.4mol}{2}$=0.2mol，故共得到气体体积=（0.2mol+0.2mol）×22.4L/mol=8.96L，
故答案为：8.96．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，涉及元素周期表、元素周期律、电子式、化学计算、电化学等，题目比较综合，推断元素是解题的关键，注意利用电子转移守恒计算原电池、电解池的有关计算，难度中等．