Question

X、Y、Z、M、Q、G六种短周期元素，原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，Y的一种同位素原子常用于测定文物的年代；Q形成的单质为淡黄色固体。请回答下列问题（涉及物质均用化学式表示）。

（1）离子化合物ZX中X离子的结构示意图为                ； Y在元素周期表中的位置是_______________。

（2）上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是_______________，Q与G的气态氢化物还原性更强的是__________________。

（3）工业上制备M的高纯度单质，其中一个重要反应是：由MXG₃与X₂在高温下反应。该反应过程必须控制无水无氧，因为MXG₃遇水剧烈反应生成H₂、        和        ，而混入氧气，引起的后果是                             。

（4）X₂Q的燃烧热为a kJ·mol^-1，下列X₂Q燃烧反应的热化学方程式正确的是           。

A．2X₂Q(g) + O₂(g) = 2Q(s) + 2X₂O(g)     △H= -2a kJ·mol^-1

B．X₂Q(g) + 2O₂(g) = QO₃(g) + X₂O(l)      △H= +a kJ·mol^-1

C．2X₂Q(g)+ 3O₂(g) = 2QO₂(g) + 2X₂O(l)    △H= -2a kJ·mol^-1

D．X₂Q(g) + 2O₂(g) = QO₃(g) + X₂O(l)      △H= -a kJ·mol^-1

（5）熔融状态下，Z的单质和FeG₂能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：2Z + FeG₂  Fe + 2ZG 放电时，电池的正极反应式为:                                                          该电池的电解质为___________________。

 

 

Answer 1

【答案】

（16分）（1）（2分） 第二周期IVA族（2分）       （2）HClO₄（1分H₂S（1分）

（3）H₂SiO₃（1分），HCl（1分），H₂和O₂混合发生爆炸或生成的Si部分被O₂氧化成SiO₂（1分） 

（4）C （3分）                    （5）Fe²⁺ +2e^- = Fe （2分），   β-Al₂O₃  （2分）

【解析】

试题分析：上述六种元素都是短周期元素，所以根据已知性质推：Q单质为淡黄色固体，则Q是S，在S之后的短周期主族元素是Cl，即G为Cl，用于同位素测定的为C，Y为C元素，与C同主族的M应该是Si，在C元素之前的X元素与同主族元素Z形成离子化合物ZX，则X、Z均在第一主族，且分别为H、Na，所以综上可得X、Y、Z、M、Q、G元素分别是H、C、Na、Si、S、Cl。

（1）X是H元素，所以在NaH中，H-的离子结构示意图为，Y为C元素，其位置是：第二周期，第IVA族。

（2）在这6种元素中非金属最强的是Cl，其最高价氧化对应的水化物HClO₄酸性最强；Q、G的氢化物分别为H₂S、HCl，因为非金属性Cl>S，单质的氧化性Cl₂>S，所以离子的还原性Cl^-<S^2- ，所以还原性强的氢化物是H₂S。

（3）MXG₃与X₂ 分别为SiHCl₃和H₂，所以利用二者制备高纯硅时，若混入了水SiHCl₃会与H₂O发生剧烈水解反应，生成硅酸H₂、H₂SiO₃和HCl；如果混入了氧气，则高温加热不纯H₂会发生爆炸，或者O₂又会氧化高温生成的单质硅，所以要控制无水无氧环境。

（4）X₂Q是H2S，H2S燃烧是一个放热反应，所以△H<0，燃烧热a kJ·mol^-1是指1mol该物质完全燃烧生成稳定氧化物SO2时所释放的能量，所以如果方程式系数是2时，对应的焓变△H= -2a kJ·mol^-1 ，所以应该选择C。

（5）该电池反应式为：2Na+FeCl₂ Fe+2NaCl，所以可知该反应中放电时单质Na作电池负极失去电子被氧化，Fe²⁺作正极得到电子被还原为Fe单质，所以正极反应式为：Fe²⁺ + 2e- =Fe；由于电池反应式在熔融状态下进行的，所以从图像可以判断出该电池的电解质溶液是β-Al₂O₃。

考点：本题考查的是元素周期表和元素周期律、非金属及其化合物性质、化学反应与能量、电化学基础等知识。