Question

15．四种短周期元素在周期表中的相对位置如下表所示，其中Z原子最外层电子数是其电子层数的2 倍．元素M与Z同周期，且原子半径是同周期中最大的．元素R是第四周期的过渡元素；R有甲、乙两种常见氢氧化物，其中甲在常温下置于空气中，会由白色变为灰绿色，最后变为红褐色的乙．

X	Y
	Z	W

请按要求回答下列问题：
（1）X的单质的电子式：；W最高价氧化物的水化物的化学式：HClO₄．
（2）M、Z、W分别形成的简单离子的半径由大到小顺序为S^2-＞Cl^-＞Na⁺（填离子符号）；写一个能说明元素W比元素Z的非金属性强的化学方程式：H₂S+Cl₂=S₂↓+2HCl．
（3）甲变为乙的化学方程式为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（4）常温下，当用200mL 1mol•L^-1的MOH溶液吸收4.48L（已折算为标准状况）ZY₂时，所得溶液的主要溶质（填化学式）为NaHSO₃；此时溶液pH＜7，则其中含Z元素的几种粒子（忽略ZY₂）的浓度由大到小的顺序为c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）．
（5）工业上用电化学法治理酸性废液中的XY₃^-的原理如图示，其阴极的反应式为2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W均为短周期元素，由位置关系可知，X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期，Z元素最外层电子数是其电子层数的2倍，最外层电子数为6，则Z为S元素，故X为N元素、Y为O元素、W为Cl元素；元素M与S同周期，且原子半径是同周期中最大，所以M为Na；元素R是第四周期的过渡元素；R有甲、乙两种常见氢氧化物，其中甲在常温下置于空气中，会由白色变为灰绿色，最后变为红褐色的乙，则甲为Fe（OH）₂，乙为Fe（OH）₃，所以R为Fe元素；结合元素周期律解答．

解答 解：X、Y、Z、W均为短周期元素，由位置关系可知，X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期，Z元素最外层电子数是其电子层数的2倍，最外层电子数为6，则Z为S元素，故X为N元素、Y为O元素、W为Cl元素；元素M与S同周期，且原子半径是同周期中最大，所以M为Na；元素R是第四周期的过渡元素；R有甲、乙两种常见氢氧化物，其中甲在常温下置于空气中，会由白色变为灰绿色，最后变为红褐色的乙，则甲为Fe（OH）₂，乙为Fe（OH）₃，所以R为Fe元素；
（1）X为N元素，其单质氮气的电子式为；W为Cl元素，其最高价氧化物的水化物的化学式为：HClO₄；
（2）M、Z、W分别形成的简单离子分别为：Na⁺、S^2-、Cl^-，则半径由大到小顺序为S^2-＞Cl^-＞Na⁺；非金属性强的元素形成的单质能把非金属性弱的元素形成的单质从溶液中置换出来，如：H₂S+Cl₂=S₂↓+2HCl：
故答案为：S^2-＞Cl^-＞Na⁺；H₂S+Cl₂=S₂↓+2HCl；
（3）甲为Fe（OH）₂，乙为Fe（OH）₃，氢氧化铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，其反应方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（4）常温下，当用200mL 1mol•L^-1的NaOH溶液吸收4.48L（已折算为标准状况）SO₂，NaOH为0.2mol，SO₂为0.2mol，二者等物质的量恰好反应生成NaHSO₃，即所得溶液的主要溶质（填化学式）为NaHSO₃；NaHSO₃溶液pH＜7，HSO₃^-的电离程度大于水解程度，所以溶液中含S粒子的浓度关系为c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）；
故答案为：NaHSO₃；c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）；
（5）工业上用电化学法治理酸性废液中的NO₃^-的原理如图示，电解时阴极上NO₃^-发生得电子的还原反应生成N₂，则其阴极的反应式为2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O；
故答案为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，推断元素是解题关键，侧重对化学用语、元素周期律、元素化合物的性质和电解原理的考查，较好的考查学生运用知识分析问题、解决问题的能力，难度中等．