题目内容
【题目】元素周期表与元素周期律在学习、研究中有很重要的作用。下表是元素周期表中6种元素的相关信息，其中Q、W、X位于同一周期。
元素 | 信息 |
Q | 单质是稳定的半导体材料，用于制造芯片 |
W | 最高化合价为+7价 |
X | 最高价氧化物对应的水化物在本周期中碱性最强 |
Y | 焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃片) |
Z | 地壳中含量最高的金属元素，其合金可用于制造飞机外壳 |
M | 原子结构示意图为 |
(1)Q元素所在周期表的位置为_____。
(2)W单质的电子式为_____。
(3)Z的单质与X的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为_____。
(4)Y的金属性强于X，请结合原子结构解释其原因_____。
(5)下列对于M及其化合物的推断中，正确的是_____(填序号)。
①M的最低负化合价与W的最低负化合价相同
②M的氢化物的稳定性弱于W的氢化物的稳定性
③M的单质可与X和W形成的化合物的水溶液发生置换反应
(6)与M位于同一主族，电子层数比M多一层的元素在生活中的用途是_____(写出一条即可)。
【答案】第三周期，第ⅣA 
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 钠和钾位于同一主族，同主族元素从上到下半径逐渐增大，原子核对核外电子的吸引能力减弱，失电子能力逐渐增强，金属性增强 ①② 制加碘食盐
【解析】
Q单质是稳定的半导体材料，用于制造芯片，则Q为Si元素；Q、W、X都位于第三周期，W的最高正化合价为+7价，则W为Cl；X的最高价氧化物对应的水化物在本周期中碱性最强，X为Na；Y焰色试验(透过蓝色钴玻璃)火焰呈紫色，则Y为K；Z是地壳中含量最高的金属元素，其合金可用于制造飞机外壳，为Al，M的原子结构示意图为
，是Br，Q、W、X、Y、Z、M分别是Si、Cl、Na、K、Al、Br，以此来解答。
(1)Q元素是Si元素，有三个电子层，最外层电子数为4，所在周期表的位置为是第三周期第ⅣA；
(2)氯气分子中氯原子形成一对共用电子对，W单质的电子式；
(3)Z是铝，它的单质与X的最高价氧化物对应的水化物(氢氧化钠)反应为铝和氢氧化钠溶液的反应，化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑：离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
(4)Y(K)的金属性强于X(Na)，钠和钾位于同一主族，同主族元素从上到下半径逐渐增大，原子核对核外电子的吸引能力减弱，失电子能力逐渐增强，金属性增强，金属性钾大于钠；
(5)①M(Br)的最低负化合价为-1价，W(Cl)的最低负化合价为-1价，故①正确；
②溴的非金属性弱于氯，M(Br)的氢化物的稳定性弱于W(Cl)的氢化物的稳定性，故②正确；
③溴的非金属性弱于氯，单质的氧化性溴弱于氯气，溴不能与氯化钠的水溶液发生置换反应，故③错误；
正确的是①②；
(6)与M(Br)位于同一主族，电子层数比M多一层的元素是碘，在生活中的用途是制加碘食盐。
【题目】现代工业的发展导致CO2的大量排放，对环境造成的影响日益严重，通过各国科技工作者的努力，已经开发出许多将CO2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题：
（1）在催化转化法回收利用CO2的过程中，可能涉及以下化学反应：
①CO2(g)+2H2O(l)
CH3OH(l)+
O2(g) ΔH=+727kJ·mol-1 ΔG=+818kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2O(l)CH4(g)+O2(g) ΔH=+890kJ·mol-1 ΔG=+818kJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-131kJ·mol-1 ΔG=-9.35kJ·mol-1
④CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(l) ΔH=-253kJ·mol-1 ΔG=-130kJ·mol-1
从化学平衡的角度来看，上述化学反应中反应进行程度最小的是__，反应进行程度最大的是__。
（2）反应CO2+4H2CH4+2H2O称为Sabatier反应，可用于载人航空航天工业。我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。
①在载人航天器中利用Sabatier反应实现回收CO2，再生O2，其反应过程如图所示，这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充__(填化学式)。
②在1.5MPa，气体流速为20mL·min-1时研究温度对催化剂催化性能的影响，得到CO2的转化率(%)如下：
催化剂 | 180℃ | 200℃ | 220℃ | 280℃ | 300℃ | 320℃ | 340℃ | 360℃ |
Co4N/Al2O3 | 8.0 | 20.3 | 37.3 | 74.8 | 84.4 | 85.3 | 868 | 90.1 |
Co/Al2O3 | 0.2 | 0.7 | 2.0 | 22.4 | 37.6 | 48.8 | 54.9 | 59.8 |
分析上表数据可知：__(填化学式)的催化性能更好。
③调整气体流速，研究其对某催化剂催化效率的影响，得到CO2的转化率(%)如下：
气体流速/mL·min-1 | 180℃ | 200℃ | 220℃ | 280℃ | 300℃ | 320℃ | 340℃ | 360℃ |
10 | 11.0 | 25.1 | 49.5 | 90.2 | 93.6 | 97.2 | 98.0 | 98.0 |
30 | 4.9 | 11.2 | 28.9 | 68.7 | 72.7 | 79.8 | 82.1 | 84.2 |
40 | 0.2 | 5.2 | 15.3 | 61.2 | 66.2 | 71.2 | 76.6 | 79.0 |
50 | 0.2 | 5.0 | 10.0 | 50.0 | 59.5 | 61.2 | 64.1 | 69.1 |
分析上表数据可知：相同温度时，随着气体流速增加，CO2的转化率__(填“增大”或“减小”)，其可能的原因是__。
④在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是__，在1L恒容密闭容器中发生该反应，已知初始反应气体中V(H2)：V(CO2)=4：1，估算该温度下的平衡常数为__(列出计算表达式)。
（3）通过改变催化剂可以改变CO2与H2反应催化转化的产物，如利用Co/C作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。为了研究催化剂的稳定性，将Co/C催化剂循环使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变化的原因__。(已知Co的性质与Fe相似)
