题目内容
X、Y、Z三种短周期元素，原子序数依次增大，其最外层电子数之和为15，它们分别是所在周期最活泼的金属或非金属元素．其中Y元素的单质在空气中可形成两种氧化物，其阴、阳离子个数比均为1：2．另有一常见金属W与常温下为液态的化合物A在一定条件下可发生如下变化：
请完成下列问题：
（1）、X、Y、Z三种元素的离子半径由大到小的顺序为 （用离子符号表示）．
（2）、X、Z及第VIA族第一种元素的氢化物的沸点由高到低的顺序为 （用氢化物的分子式表示）．
（3）、Y元素最高价氧化物对应水化物的电子式为 ．
（4）、W与Z的单质在一定条件下剧烈反应生成一种棕黄色的固体，将该固体溶于水得一黄色溶液，写出检验该溶液中金属离子的离子方程式（写一个） ．
（5）、B为黑色固体，在上述变化中，生成1molB转移电子 mol．
（6）、以（4）中的黄色溶液为电解质，W及另一种材料为电极构成原电池，5分钟后，W减轻10g，则另一种材料为 ，电池总反应为 ．
【答案】分析：根据题意知，常见金属W，常见金属有铝、铁和铜，常温下为液态的化合物为水，所以A为水；水和常见金属在高温下能发生反应，能和水在高温下能反应是金属是铁，所以W是铁；铁和水在高温下生成氢气和四氧化三铁，四氧化三铁和氢气在高温下能反应生成铁和水；其中Y元素的单质在空气中可形成氧化物，其阴、阳离子个数比均为1：2，所以形成的氧化物中氧元素的化合价是-2价，所以Y元素的化合价是+1价，所以Y是第ⅠA元素，在空气中能形成离子化合物的第ⅠA族元素是钠元素；X、Y、Z三种短周期元素，原子序数依次增大，其最外层电子数之和为15，它们分别是所在周期最活泼的金属或非金属元素，所以z是氯元素；X、Y、Z三种短周期元素，原子序数依次增大，其最外层电子数之和为15，Y的最外层电子为1，Z的最外层电子数为7，所以X的最外层电子数为7，它们分别是所在周期最活泼的金属或非金属元素，所以X是氟元素．
（1）、根据元素周期律离子半径大小的比较判断．
（2）、根据氢化物沸点与分子量之间的关系判断，注意氢键对物质沸点的影响．
（3）、Y元素最高价氧化物对应水化物是氢氧化钠，氢氧化钠是离子化合物，写出其电子式．
（4）、铁与氯气在一定条件下剧烈反应生成一种棕黄色的固体氯化铁，将氯化铁溶于水得一黄色溶液氯化铁溶液，溶液中存在三价铁离子，检验三价铁离子可用硫氰化钾或氢氧化钠溶液．
（5）、铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，B为黑色固体，所以B是四氧化三铁，根据四氧化三铁和转移电子之间的关系式计算．
（6）、先根据金属质量的变性判断铁作负极，再根据正极上发生的反应判断正极材料；根据正负极上发生的电极反应式写出电池反应式．
解答：解：通过以上分析知，X、Y、Z分别是氟元素、钠元素、氯元素．
（1）电子层结构相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，所以氟离子半径大于钠离子半径；同一主族元素，离子半径随着原子序数的增大而增大，所以氯离子的半径大于氟离子的半径，所以X、Y、Z三种元素的离子半径由大到小的顺序为Cl- F-Na+．
故答案为：Cl- F-Na+．
（2）气态氢化物的沸点随着其相对分子量的增大而增大，但氟化氢中含有氢键导致氟化氢的沸点大于氯化氢的沸点；故答案为：HF、HCl．
（3）氢氧化钠是离子化合物，存在的化学键有：钠离子和氢氧根离子之间存在离子键，氧原子和氢原子之间存在极性共价键，所以其电子式为：
．
故答案为：
．
（4）检验三价铁离子可用硫氰化钾或氢氧化钠溶液，无色的硫氰化钾溶液遇三价铁离子变成血红色，离子反应方程式为：Fe3++3SCN??Fe（SCN）3；或向氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液有红褐色沉淀生成，离子反应方程式为：
Fe3++3OH?=Fe（OH）3↓．
故答案为：Fe3++3SCN??Fe（SCN）3或Fe3++3OH?=Fe（OH）3↓．
（5）铁和水蒸气反应的方程式为：3Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2↑ 转移电子
1mol 8mol
1mol 8mol
故答案为：8．
（6）氯化铁溶液为电解质溶液组成原电池，W及另一种材料为电极构成原电池，5分钟后，W减轻10g，说明铁作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨或铜；负极上铁失去电子发生氧化反应，正极上三价铁离子得电子发生还原反应，实际上是铁和三价铁离子发生氧化还原反应，所以电池反应式为：Fe+2Fe3+=3Fe2+或
Fe+2FeCl3=3FeCl2．
故答案为：石墨或铜；Fe+2Fe3+=3Fe2+或Fe+2FeCl3=3FeCl2．
点评：本题考查了元素化合物的推断、三价铁离子的检验、电极反应式的书写、电子式的书写等知识点，综合性较强，明确二价铁离子和三价铁离子的检验方法．
（1）、根据元素周期律离子半径大小的比较判断．
（2）、根据氢化物沸点与分子量之间的关系判断，注意氢键对物质沸点的影响．
（3）、Y元素最高价氧化物对应水化物是氢氧化钠，氢氧化钠是离子化合物，写出其电子式．
（4）、铁与氯气在一定条件下剧烈反应生成一种棕黄色的固体氯化铁，将氯化铁溶于水得一黄色溶液氯化铁溶液，溶液中存在三价铁离子，检验三价铁离子可用硫氰化钾或氢氧化钠溶液．
（5）、铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，B为黑色固体，所以B是四氧化三铁，根据四氧化三铁和转移电子之间的关系式计算．
（6）、先根据金属质量的变性判断铁作负极，再根据正极上发生的反应判断正极材料；根据正负极上发生的电极反应式写出电池反应式．
解答：解：通过以上分析知，X、Y、Z分别是氟元素、钠元素、氯元素．
（1）电子层结构相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，所以氟离子半径大于钠离子半径；同一主族元素，离子半径随着原子序数的增大而增大，所以氯离子的半径大于氟离子的半径，所以X、Y、Z三种元素的离子半径由大到小的顺序为Cl- F-Na+．
故答案为：Cl- F-Na+．
（2）气态氢化物的沸点随着其相对分子量的增大而增大，但氟化氢中含有氢键导致氟化氢的沸点大于氯化氢的沸点；故答案为：HF、HCl．
（3）氢氧化钠是离子化合物，存在的化学键有：钠离子和氢氧根离子之间存在离子键，氧原子和氢原子之间存在极性共价键，所以其电子式为：
．故答案为：
．（4）检验三价铁离子可用硫氰化钾或氢氧化钠溶液，无色的硫氰化钾溶液遇三价铁离子变成血红色，离子反应方程式为：Fe3++3SCN??Fe（SCN）3；或向氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液有红褐色沉淀生成，离子反应方程式为：
Fe3++3OH?=Fe（OH）3↓．
故答案为：Fe3++3SCN??Fe（SCN）3或Fe3++3OH?=Fe（OH）3↓．
（5）铁和水蒸气反应的方程式为：3Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2↑ 转移电子1mol 8mol
1mol 8mol
故答案为：8．
（6）氯化铁溶液为电解质溶液组成原电池，W及另一种材料为电极构成原电池，5分钟后，W减轻10g，说明铁作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨或铜；负极上铁失去电子发生氧化反应，正极上三价铁离子得电子发生还原反应，实际上是铁和三价铁离子发生氧化还原反应，所以电池反应式为：Fe+2Fe3+=3Fe2+或
Fe+2FeCl3=3FeCl2．
故答案为：石墨或铜；Fe+2Fe3+=3Fe2+或Fe+2FeCl3=3FeCl2．
点评：本题考查了元素化合物的推断、三价铁离子的检验、电极反应式的书写、电子式的书写等知识点，综合性较强，明确二价铁离子和三价铁离子的检验方法．
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