题目内容
已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它们的核电荷数依次增大．其中X、Y、Z是同周期的非金属元素．W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，它们相互形成的化合物中存在离子键；XZ2为非极性分子；Y、Z 氢化物的沸点比它们同族其他元素氢化物的沸点高；Q在同周期元素中原子半径最小．回答下列问题：
（1）写出化合物XZ2的电子式______，其晶体类型为______．
（2）Y、Z 氢化物的沸点比它们同族元素氢化物的沸点高的原因是______．
（3）将少量YZ2通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是______．
（4）某温度下，在2L密闭容器中投入0.2mol H2和0.2mol XZ2，发生如下反应：H2+XZ2?H2Z+XZ 测得平衡时，XZ2的转化率为60%，则该温度下的平衡常数为______．
（5）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型的高效氧化剂和消毒剂，常用于饮用水处理．工业生产高铁酸钾的方法为：①常温下先将Q的单质通入氢氧化钠溶液中制得含Q元素的一种含氧酸盐；②再将其与氢氧化钠溶液混合氧化硝酸铁，得到高铁酸钠粗产品；③过滤后用氢氧化钾溶液溶解，重结晶，再经过脱碱、洗涤、干燥处理，得到高铁酸钾．写出②中发生反应的离子方程式______，第③步中高铁酸钠能够转化为高铁酸钾的原因是______．
【答案】分析：已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它们的核电荷数依次增大．W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，则W为Al元素；Q原子序数等于W，Q在同周期元素中原子半径最小，则Q为Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金属元素，处于第二周期，XZ2为非极性分子，应是CO2，则X为碳元素、Y为氮元素，Z为氧元素．阳离子含有10个电子，与铝离子电子数相同，氧化铝是离子化合物，氨气、水分子间存在氢键，沸点高于同族其他元素氢化物的沸点，验证符合，据此解答．
解答：已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它们的核电荷数依次增大．W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，则W为Al元素；Q原子序数等于W，Q在同周期元素中原子半径最小，则Q为Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金属元素，处于第二周期，XZ2为非极性分子，应是CO2，则X为碳元素、Y为氮元素，Z为氧元素．阳离子含有10个电子，与铝离子电子数相同，氧化铝是离子化合物，氨气、水分子间存在氢键，沸点高于同族其他元素氢化物的沸点，验证符合，
（1）XZ2是CO2，碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对，电子式为
，其晶体类型属于分子晶体，
故答案为：
；分子晶体；
（2）氨气分子之间、水分子之间都存在氢键，沸点高于同族其他元素氢化物的沸点，
故答案为：氨气分子之间、水分子之间都存在氢键；
（3）将少量NO2通入过量小苏打溶液中，先与水反应生成硝酸、NO，硝酸与小苏打反应生成二氧化碳，NO、二氧化碳的体积之比为1：2，二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，氧气与NO为1：1，二者反应生成二氧化氮，氧气有剩余，故最后收集到的气体是二氧化氮、氧气，
故答案为：二氧化氮、氧气；
（4）某温度下，在2L密闭容器中投入0.2mol H2和0.2mol CO2，发生如下反应：H2+CO2?H2O+CO 测得平衡时，CO2的转化率为60%，则参加反应的二氧化碳为0.2mol×60%=0.12mol，则：
H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO （g），
开始（mol）：0.2 0.2 0 0
变化（mol）：0.12 0.12 0.12 0.12
平衡（mol）：0.08 0.08 0.12 0.12
反应气体气体体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故k=
=2.25，
故答案为：2.25；
（5）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型的高效氧化剂和消毒剂，常用于饮用水处理．工业生产高铁酸钾的方法为：①常温下先将氯气通入氢氧化钠溶液中制得含Cl元素的一种含氧酸盐，该盐为NaClO，
②再将其与氢氧化钠溶液混合氧化硝酸铁，得到高铁酸钠粗产品，同时生成氯化钠、水，反应离子方程式为：
3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，
③由于高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，过滤后用氢氧化钾溶液溶解，重结晶，再经过脱碱、洗涤、干燥处理，得到高铁酸钾，
故答案为：3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小．
点评：本题综合性较大，涉及结构性质位置关系、常用化学用语、化学平衡及平衡常数的有关计算、氧化还原反应、物质的分离提纯等，难度中等，是对学生综合能力的考查，推断元素是解题的关键．
解答：已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它们的核电荷数依次增大．W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，则W为Al元素；Q原子序数等于W，Q在同周期元素中原子半径最小，则Q为Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金属元素，处于第二周期，XZ2为非极性分子，应是CO2，则X为碳元素、Y为氮元素，Z为氧元素．阳离子含有10个电子，与铝离子电子数相同，氧化铝是离子化合物，氨气、水分子间存在氢键，沸点高于同族其他元素氢化物的沸点，验证符合，
（1）XZ2是CO2，碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对，电子式为
，其晶体类型属于分子晶体，故答案为：
；分子晶体；（2）氨气分子之间、水分子之间都存在氢键，沸点高于同族其他元素氢化物的沸点，
故答案为：氨气分子之间、水分子之间都存在氢键；
（3）将少量NO2通入过量小苏打溶液中，先与水反应生成硝酸、NO，硝酸与小苏打反应生成二氧化碳，NO、二氧化碳的体积之比为1：2，二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，氧气与NO为1：1，二者反应生成二氧化氮，氧气有剩余，故最后收集到的气体是二氧化氮、氧气，
故答案为：二氧化氮、氧气；
（4）某温度下，在2L密闭容器中投入0.2mol H2和0.2mol CO2，发生如下反应：H2+CO2?H2O+CO 测得平衡时，CO2的转化率为60%，则参加反应的二氧化碳为0.2mol×60%=0.12mol，则：
H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO （g），
开始（mol）：0.2 0.2 0 0
变化（mol）：0.12 0.12 0.12 0.12
平衡（mol）：0.08 0.08 0.12 0.12
反应气体气体体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故k=
=2.25，故答案为：2.25；
（5）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型的高效氧化剂和消毒剂，常用于饮用水处理．工业生产高铁酸钾的方法为：①常温下先将氯气通入氢氧化钠溶液中制得含Cl元素的一种含氧酸盐，该盐为NaClO，
②再将其与氢氧化钠溶液混合氧化硝酸铁，得到高铁酸钠粗产品，同时生成氯化钠、水，反应离子方程式为：
3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，
③由于高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，过滤后用氢氧化钾溶液溶解，重结晶，再经过脱碱、洗涤、干燥处理，得到高铁酸钾，
故答案为：3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小．
点评：本题综合性较大，涉及结构性质位置关系、常用化学用语、化学平衡及平衡常数的有关计算、氧化还原反应、物质的分离提纯等，难度中等，是对学生综合能力的考查，推断元素是解题的关键．
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