Question

5．在一百多种化学元素中，非金属占了23种．80%的非金属元素在人类生产生活中占重要位置．如C、N、O、Si、Cl等．
（1）氯元素原子电子层上有5种能量不同的电子，最外层P电子有2种自旋方向，该元素的简单阴离子最外层核外电子排布式是3s²3p⁶．下列事实能说明氯与氧两元素非金属性相对强弱的有c．（选填编号）
a．Cl原子最外层电子数比氧多               b．酸性：HCl＞H₂O
c．ClO₂中氯元素为+4价，氧元素为-2价      d．沸点：H₂O＞HCl
（2）由氮元素与硅元素组成的物质，可用于制造发动机的耐热部件，因为它属于原子晶体．
硒是人体内最重要的微量元素之一．二氧化硒（SeO₂）是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，通过与浓HNO₃或浓H₂SO₄反应生成SeO₂以回收Se．
完成下列填空：
（3）Se和浓HNO₃反应的还原产物为NO和NO₂，且NO和NO₂的物质的量之比为1：1，写出Se和浓HNO₃的反应方程式Se+2HNO₃（浓）=H₂O+SeO₂+NO↑+NO₂↑．
（4）已知：Se+2H₂SO₄（浓）→2SO₂↑+SeO₂+2H₂O
2SO₂+SeO₂+2H₂O→Se+2SO₄^2-+4H⁺
SeO₂、H₂SO₄（浓）、SO₂的氧化性由强到弱的顺序是H₂SO₄（浓）＞SeO₂＞SO₂
（5）回收得到的SeO₂的含量，可以通过下面的方法测定：
①SeO₂+KI+HNO₃→Se+I₂+KNO₃+H₂O
②I₂+2Na₂S₂O₃→Na₂S₄O₆+2NaI
（i）配平方程式①，标出电子转移的方向和数目．
（ii）实验中，准确称量SeO₂样品0.1500g，消耗了0.2000mol/L的Na₂S₂O₃溶液25.00mL，所测定的样品中SeO₂的质量分数为92.5%．

Answer 1

分析 （1）元素原子不同轨道上电子具有的能量是不一样的，根据核外电子排布式的书写方法来回答；非金属性相对强弱的比较方法：最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，氢化物的稳定性、和氢气化合的难以程度等；
（2）氮化硅具有很高的熔点，属于原子晶体；
（3）利用题中信息可知Se与浓HNO₃反应，Se被氧化为+4价的H₂SeO₃，HNO₃还原为NO与NO₂，利用电子守恒和限定条件（生成NO与NO₂的物质的量之比为1：1，即二者计量系数比为1：1）可得方程式；
（4）在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的，而还原剂的还原性强于还原产物的；
（5）根据反应的方程式可知，SeO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，根据n=cV计算消耗的n（Na₂S₂O₃），根据关系式计算样品中n（SeO₂），再根据m=nM计算SeO₂的质量，进而计算样品中SeO₂的质量分数．

解答 解：（1）Cl核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，有5种能量不同的电子，Cl元素原子最外层电子数是7，分布在s、p两个轨道上，不同轨道上电子具有的能量是不一样的，所以氯元素原子最外电子层上有2种能量不同的电子，p轨道上有5个电子，2种自旋方向，该元素的简单阴离子最外层核外电子排布式是3s²3p⁶，
a．最外层电子数不能说明元素非金属性性的强弱，故a错误，
b．元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，可以判断元素的非金属性强弱，故b错误；
c．根据化合价规则：ClO₂中氯元素为+4价，氧元素为-2价，故c正确；      
d．元素非金属性相对强弱是化学性质方面的体现，但是物质的沸点是物理性质的表现，故d错误．
故答案为：5；2；3s²3p⁶；c；
（2）由氮元素与硅元素组成的物质，氮化硅具有很高的熔点，可用于制造发动机的耐热部件，属于原子晶体，故答案为：原子； 
（3）利用题中信息可知Se与浓HNO₃反应，Se被氧化为+4价的H₂SeO₃，HNO₃还原为NO与NO₂，生成NO与NO₂的物质的量之比为1：1，即二者计量系数比为1：1，令二者系数为1，根据电子转移守恒可知，Se的系数为$\frac{1×3+1×1}{4}$=1，故反应方程式为Se+2HNO₃（浓）=H₂O+SeO₂+NO↑+NO₂↑，
故答案为：Se+2HNO₃（浓）=H₂O+SeO₂+NO↑+NO₂↑；
（4）在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的，所以根据反应的方程式可知，SeO₂、H₂SO₄（浓）、SO₂的氧化性由强到弱的顺序是H₂SO₄（浓）＞SeO₂＞SO₂，
故答案为：H₂SO₄（浓）＞SeO₂＞SO₂；
（5）（i）反应中Se元素化合价由+4价降低到0价，I元素化合价由-1价升高到0价，转移4个电子，可表示为，故答案为：；
（ii）根据反应的方程式可知SeO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，消耗的n（Na₂S₂O₃）=0.2000 mol/L×0.025L=0.005mol，根据关系式计算样品中n（SeO₂）=0.005mol×$\frac{1}{4}$=0.00125mol，故SeO₂的质量为0.00125mol×111g/mol=0.13875g，所以样品中SeO₂的质量分数为$\frac{0.13875g}{0.1500g}$×100%=92.5%，故答案为：92.5%．

点评 本题考查氧化还原反应有关知识，涉及氧化性强弱比较、氧化还原反应配平、电子转移表示、氧化还原反应滴定计算等，难度中等，注意（5）中根据关系式的计算．