Question

14．原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W四种元素的原子序数之和为34，在周期表中X是原子半径最小的元素，Y、Z左右相邻，Y、W位于同主族．
（1）X、Y、Z、W四种元素形成的简单离子，按离子半径由大到小的排列顺序是（用离子符号表示）S^2-＞O^2-＞F^-＞H⁺．
（2）由X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，该强酸的浓溶液能与Cu反应，其反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）25℃下，将一定量Z或W的氢化物溶于水得0.125mol•L^-1 酸M溶液，向20.00ml酸M滴加0.125mol•L^-1的NaOH溶液时，溶液的pH变化如图所示．已知：电离度（α）和电离平衡常数（K）一样，可以用来衡量弱电解质在稀溶液中的电离能力．
电离度（α）=$\frac{n（已电离的弱电解质）}{n（全部的弱电解质）}$×100% 
请回答下列问题：
①在B点若生成的为正盐，则酸M的化学式为：HF．
②在此温度下，酸M的电离度（α）=8%．（用百分数表示）
③已知在此温度下：
Ⅰ1mol 酸M完全电离时吸收b kJ热量
ⅡH⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（1）△H=-a kJ•mol^-1；
则该过程中，酸M与NaOH中和反应的热化学方程式为：HF（aq）+NaOH（aq）?NaF（aq）+H₂O（aq）△H=-（a-b）kJ•mol^-1；在忽略酸M中阴离子水解时产生的热效应情况下，反应达到B点时，滴加过程中所释放的热量为0.0025a-0.0023bkJ（用只含a、b的式子表示）．

Answer 1

分析 原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，在周期表中X是原子半径最小的元素，则X为H元素；Y、W位于同主族，设Y的原子序数为x，则W的原子序数为x+8，Y、Z左右相邻，Z的原子序数为x+1，由四种元素的原子序数之和为34，则1+（x+1）+x+（x+8）=34，解得x=8，即Y为O元素，Z为F元素，W为S元素．
（1）离子核外电子层数越多，离子半径越大，核外电子排布相同的离子，核电荷数越大离子半径越小；
（2）由X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，该强酸的浓溶液能与Cu反应，应为H₂SO₄，浓硫酸与铜在加热条件下发生氧化还原反应；
（3）①在B点若生成的为正盐，此时NaOH的物质的量与酸的物质的量相等；
 ②由图象可知0.125mol•L^-1 酸HF溶液的pH=2，则c（H⁺）=0.01mol/L，以此计算；
③则Ⅰ+Ⅱ可得HF（aq）+NaOH（aq）?NaF（aq）+H₂O（aq）△H=-（a-b）kJ•mol^-1，结合热化学方程式以及HF的电离度计算．

解答 解：原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，在周期表中X是原子半径最小的元素，则X为H元素；Y、W位于同主族，设Y的原子序数为x，则W的原子序数为x+8，Y、Z左右相邻，Z的原子序数为x+1，由四种元素的原子序数之和为34，则1+（x+1）+x+（x+8）=34，解得x=8，即Y为O元素，Z为F元素，W为S元素．
（1）离子核外电子层数越多，离子半径越大，核外电子排布相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，应为S^2-＞O^2-＞F^-＞H⁺，故答案为：S^2-＞O^2-＞F^-＞H⁺；
（2）由X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，该强酸的浓溶液能与Cu反应，应为H₂SO₄，浓硫酸与铜在加热条件下发生氧化还原反应，反应的化学方程式为Cu+2 H₂SO₄ （浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2 H₂SO₄ （浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）①F、S的氢化物对应的溶液都为弱酸，在B点若生成的为正盐，此时NaOH的物质的量与酸的物质的量相等，则应生成NaF，对应的酸为HF，故答案为：HF；
 ②由图象可知0.125mol•L^-1 酸HF溶液的pH=2，则c（H⁺）=0.01mol/L，则电离度（α）=$\frac{0.01}{0.125}×100%$=8%，
故答案为：8%；
③已知在此温度下：
Ⅰ1mol 酸M完全电离时吸收b kJ热量，即HF（aq）?H⁺（aq）+F^-（aq）△H=+bkJ/mol，
ⅡH⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（1）△H=-a kJ•mol^-1；
则Ⅰ+Ⅱ可得HF（aq）+NaOH（aq）?NaF（aq）+H₂O（aq）△H=-（a-b）kJ•mol^-1，
0.125mol•L^-1 酸HF溶液的电离度为8%，n（HF）=0.125mol•L^-1×0.02L=0.0025mol，则未电离的HF的物质的量为0.0025mol×92%，电离吸收的热量为0.0025mol×92%×bkJ/mol=0.0023bkJ，进一步发生H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（1），放出的热量为0.0025akJ，
所以滴加过程中所释放的热量为（0.0025a-0.0023b）kJ
故答案为：HF（aq）+NaOH（aq）?NaF（aq）+H₂O（aq）△H=-（a-b）kJ•mol^-1；0.0025a-0.0023b．

点评 本题考查位置结构性质的应用、无机物推断等，明确Y、Z、W的位置及原子序数的关系来推断元素是关键，需要学生熟练掌握元素化合物性质，易错点为（3），注意把握反应热的计算，难度中等．