Question

17．W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素．W的最外层电子数是电子层数的2倍．Y是金属，可以和X形成1：1和2：1两种化合物．Z的最高正价与最低负价的代数和为4．
（1）写出WX₂的电子式．
（2）用元素符号表示X、Y、Z原子半径由大到小的顺序Ns＞S＞O．
（3）含1molZ的最高价氧化物对应水化物的稀溶液与足量Y的最高价氧化物对应水化物的稀溶液反应放出热量114.6kJ，写出此反应的热化学方程式：2NaOH（aq）+H₂SO₄（aq）═Na₂SO₄（aq）+2H₂O（l）△H=-114.6kJ/mol．
（4）在一定量Y的最高价氧化物对应水化物的稀溶液中通入过量WX₂，用离子浓度表示该溶液中的电荷守恒c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）．
（5）Y₂ZX₄与WX、H₂在高温和铁做催化剂条件下反应，0.1molY₂ZX₄参加反应转移0.8mol电子，消耗标况下H₂的体积为4.48L，该反应的化学方程式为Na₂SO₄+2CO+2H₂$\frac{\underline{\;\;\;Fe\;\;\;}}{高温}$Na₂S+2CO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素．Y是金属，可以和X形成1：1和2：1两种化合物，则Y为钠元素，X为氧元素；Z的最高正价与最低负价的代数和为4，则最外层有6个电子，处于ⅥA族，则Z为硫元素；W的最外层电子数是电子层数的2倍，氦、碳、硫符合，由于Z为硫元素，氦为稀有气体，结合问题可知不可能为氦，故W为碳元素．

解答 解：W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素．Y是金属，可以和X形成1：1和2：1两种化合物，则Y为钠元素，X为氧元素；Z的最高正价与最低负价的代数和为4，则最外层有6个电子，处于ⅥA族，则Z为硫元素；W的最外层电子数是电子层数的2倍，氦、碳、硫符合，由于Z为硫元素，氦为稀有气体，结合问题可知不可能为氦，故W为碳元素．
（1）WX₂是CO₂，分子中碳元素与氧原子之间形成2对共用电子对，电子式为，故答案为：；
（2）同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径Na＞S＞O，故答案为：Na；S；O；
（3）Z的最高价氧化物对应水化物是H₂SO₄，Y的最高价氧化物对应水化物NaOH，含1molZ的H₂SO₄稀溶液与足量NaOH的稀溶液反应放出热量114.6kJ，反应的热化学方程式：2NaOH （aq）+H₂SO₄（aq）═Na₂SO₄（aq）+2H₂O（l）△H=-114.6kJ/mol，
故答案为：2NaOH（aq）+H₂SO₄（aq）═Na₂SO₄（aq）+2H₂O（l）△H=-114.6kJ/mol；
（4）NaOH的稀溶液中通入过量CO₂得到碳酸氢钠，该溶液中的存在电荷守恒：c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），
故答案为：c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）；
（5）Na₂SO₄与CO、H₂在高温和铁做催化剂条件下反应，0.1molNa₂SO₄参加反应转移0.8mol电子，硫元素被还原，令硫元素在还原产物化合价中化合价为x，则0.1×（6-x）=0.8，解得x=-2，所以硫化钠被还原为Na₂S，消耗标况下H₂的体积为4.48L，物质的量为0.2mol，氢气提供的电子为0.2mol×2=0.4mol，所以有0.4mol电子是CO提供，CO被氧化为CO₂，需CO为$\frac{0.4mol}{2}$=0.2mol，所以该反应的化学方程式为：Na₂SO₄+2CO+2H₂$\frac{\underline{\;\;\;Fe\;\;\;}}{高温}$Na₂S+2CO₂+2H₂O，
故答案为：Na₂SO₄+2CO+2H₂$\frac{\underline{\;\;\;Fe\;\;\;}}{高温}$Na₂S+2CO₂+2H₂O．

点评 本题可知结构与位置关系、电子式、热化学方程式、氧化还原反应、盐类水解、元素周期律等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，难度中等．