Question

6．W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如下图所示．已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的电负性在同周期主族元素中最大．
Ⅰ．（1）X位于元素周期表中的位置第三周期第ⅠA族；W的基态原子核外有2个未成对电子．
（2）X的单质和Y的单质相比，熔点较高的是Si（写化学式）；Z的气态氢化物和溴化氢相比，较稳定的是HCl（写化学式）．
（3）Y与Z形成的化合物和足量水反应，生成一种弱酸和一种强酸，该反应的化学方程式是SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl．
Ⅱ．部分化学键的键能见下表：

化学键	Si-O	Si-Cl	H-H	H-Cl	Si-Si	Si-C
键能/ kJ•mol-1	460	360	436	431	176	347

（1）比较下列两组物质的熔点高低（填“＞”“＜”）SiC＞Si   SiCl₄＜ SiO₂
（2）工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl₄（g）+2H₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g），计算该反应的反应热△H=+236kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 I．W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10，则W元素原子的质子数为18-10=8，故W为氧元素；X和Ne原子的核外电子数相差1，X为Na或F，X原子半径大于氧原子，故X为Na元素；Y的单质是一种常见的半导体材料，原子序数大于Na元素，故Y为Si元素；Z的非金属性在同周期元素中最强，故Z为Cl元素；
Ⅱ．（1）SiC与Si均为原子晶体，键能越大，化学键越稳定，熔点越高；
SiCl₄ 属于分子晶体，而SiO₂属于原子晶体，原子晶体熔点高于分子晶体的；
（2）反应热=反应物总键能-生成物总键能，在硅晶体中每个硅原子和其它4个硅原子形成4个共价键，所以每个硅原子含有2个共价键，1mol 硅单质有2mol共价键．

解答 解：I．W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10，则W元素原子的质子数为18-10=8，故W为氧元素；X和Ne原子的核外电子数相差1，X为Na或F，X原子半径大于氧原子，故X为Na元素；Y的单质是一种常见的半导体材料，原子序数大于Na元素，故Y为Si元素；Z的非金属性在同周期元素中最强，故Z为Cl元素．
（1）X为Na，处于周期表中：第三周期第ⅠA族，
原子核外电子数为11，W为氧元素，其基态原子核外电子排布为1s²2s²2p⁴，核外有2个未成对电子，
故答案为：第三周期第ⅠA族；2；
（2）X为Na、Y为Si，Na的熔点较低，Si为原子晶体，熔点很高，故Si的熔点高于Na的；由于非金属性Cl＞Br，故氢化物稳定性：HCl＞HBr，
故答案为：Si；HCl；
（3）Y与Z形成的化合物为SiCl₄，SiCl₄和足量的水反应，生成一种弱酸和一种强酸，反应方程式为：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl，
故答案为：SiCl₄+4H₂O=H₄SiO₄↓+4HCl；
Ⅱ．（1）碳化硅和硅都是原子晶体，Si-C键能大于Si-Si键能，所以Si-C键更稳定，故熔点SiC＞Si，
SiCl₄ 属于分子晶体，而SiO₂属于原子晶体，原子晶体熔点高于分子晶体的，故熔点SiCl₄＜SiO₂
故答案为：＞；＜；
（2）反应热=反应物的键能之和-生成物的键能之和，在硅晶体中每个硅原子和其它4个硅原子形成4个共价键，所以每个硅原子含有2个共价键，1mol 硅单质有2mol共价键，则△H=360kJ/mol×4+436kJ/mol×2-176kJ/mol×2-431kJ/mol×4=+236 kJ/mol，
故答案为：+236．

点评 本题考查位置结构性质关系、晶体类型与熔沸点比较、反应热计算等，反应热计算为易错点，关键是明确共价键数目，难度中等．