Question

6．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示．请回答下列问题：
（1）W在周期表中的位置是第三周期IVA族，Y、Z的离子半径由大到小的顺序为O^2-＞Al³⁺（用元素符号表示）；由X与氢元素组成四原子化合物的电子式为．
（2）下列说法正确的是cd．
a．XY₂和WY₂都能溶于水生成对应的酸
b．Q的含氧酸的酸性比X的含氧酸的酸性强
c．X的最简单气态氢化物的稳定性大于W的最简单气态氢化物的稳定性
d．由NaOH溶液分别滴入MgQ₂、ZQ₃溶液中的反应现象可比较Mg和Z金属性的强弱
（3）自来水厂常用QY₂对饮用水进行消毒，处理后的水中要求QY₂的浓度在0.10～0.80mg•L^-1之间．碘量法可以检测水中QY₂的浓度，步骤如下：
操作Ⅰ：取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再用NaOH溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝．
操作Ⅱ：再加入一定量的Na₂S₂O₃溶液．（已知：2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-）
操作Ⅲ：然后再加硫酸调节水样pH至1～3．
操作时，不同pH环境中Q元素粒子种类及化合价如图所示：

①操作Ⅰ中反应的离子方程式是2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂．
②确定操作Ⅱ完全反应的现象是蓝色恰好消失．
③在操作Ⅲ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．
④若水样的体积为1.0L，在操作Ⅱ中消耗了1.0×10^-3 mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10mL，则水样中QY₂的浓度是0.68mg•L^-1（精确到0.01）．

Answer 1

分析 短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示，则X为C元素、Y为O元素、Z为Al元素、W为Si元素、Q为Cl元素，然后结合元素周期律知识解答（1）、（2）；
（3）①用氢氧化钠溶液调至中性，由图知，此条件下粒子种类为 ClO₂，ClO₂将加入的碘化钾氧化为I₂，自身被还原成ClO₂^-，根据化合价升降总数相等、原子守恒和电荷守恒来配平；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，发生反应2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂还原为I^-；
③由图示表明，pH至1～3时，ClO₂^-将I^-氧化成I，生成的I₂与淀粉结合再次出现蓝色，根据化合价升降总数相等、原子守恒和电荷守恒来配平；
④根据关系S₂O₃^2-～I^-～ClO₂先计算出ClO₂的物质的量，然后再计算出浓度．

解答 解：短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示，则X为C元素、Y为O元素、Z为Al元素、W为Si元素、Q为Cl元素
（1）W为Si元素，原子序数为14，在周期表中位于第三周期IVA族；Y、Z的离子分别为氧离子、铝离子，都含有2个电子层，铝离子的核电荷数较大，则铝离子半径较小，则离子半径由大到小的顺序为：O^2-＞Al³⁺；由X与氢元素组成四原子化合物为乙炔，乙炔为共价化合物，其电子式为，
故答案为：第三周期IVA族；  O^2-＞Al³⁺；；
（2）a．XY₂和WY₂分别为CO₂和SiO₂，二氧化碳溶于水生成碳酸，但是二氧化硅不溶于水，故a错误；
b．没有指出最高价，则Q的含氧酸的酸性不一定比X的含氧酸的酸性强，故b错误；
c．X的最简单气态氢化物为甲烷，W的最简单气态氢化物为硅烷，非金属性C大于Si，则甲烷的稳定性大于硅烷，故c正确；
d．由NaOH溶液分别滴入MgCl₂、AlCl₃溶液中，氢氧化钠过量时氢氧化镁不溶解，而氢氧化铝溶解，证明氢氧化镁的碱性大于氢氧化铝，则Mg的金属性大于Al，故d正确；
故答案为：c d；
（3）①用氢氧化钠溶液调至中性，由图知，此条件下粒子种类为 ClO₂，ClO₂将加入的碘化钾氧化为I₂，自身被还原成ClO₂^-，离子方程式为：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂，
故答案为：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，发生反应2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂还原为I^-，故蓝色会消失，
故答案为：蓝色消失，半分钟内不变色；
③由图示表明，pH至1～3时，ClO₂^-将I^-氧化成I，生成的I₂，反应的离子方程式为：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案为：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
④S₂O₃^2-～I^-～ClO₂               
                       1                  1
  1.0×10^-3 mol/L×0.01L       1.0×10^-5mol
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=1.0×10^-5mol×67.5×10³mg•mol^-1=0.675mg，
由于水样为 1L，所以 ClO₂ 的浓度为$\frac{0.675mg}{1L}$=0.675 mg•L^-1≈0.68mg•L^-1，
故答案为：0.68．

点评 本题考查了位置、结构与性质的关系、含量测定实验，题目难度中等，明确原子结构与元素周期律、元素周期表的关系为解答关键，④为易错点，注意计算结构必须精确到0.01，试题培养了学生的分析能力、逻辑推理能力及化学计算能力．