Question

短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如图，其中Z所处的主族序数与周期序数相等，请回答下列问题：
（1）用符号表示X的一种核素：

 

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（2）Y的原子结构示意图为

 

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（3）W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发生反应，写出该反应的化学方程式并表示出电子转移的方向和数目：

 

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（4）298K、101kPa时，X、Z的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量a kJ和b kJ．已知Z的单质能将X从它的最高价氧化物中置换出来，请写出298K、101kPa时该置换反应的热化学方程式：

 

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Answer 1

考点：元素周期律和元素周期表的综合应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期，Z所处的主族序数与周期序数相等，则Z为Al，可推知X为C元素、Y为N元素、W为S元素．
（1）元素符号^A_ZX左下角Z代表质子数，左上角A代表质量数，X为元素符号，其中质量数=质子数+中子数，元素已知情况下，也可以省略质子数；
（2）N元素原子核外有7个电子，有2个电子层，各层电子数为2、5；
（3）硫与浓硫酸反应生成二氧化硫与水；
（4）由题目信息可知，①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-aKJ/mol；②4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4bKJ/mol，一定条件下，A的单质能将B从它的最高价氧化物中置换出来，发生反应：4Al+3CO₂=2Al₂O₃+3C，根据盖斯定律计算该反应的反应热．

解答： 解：由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期，Z所处的主族序数与周期序数相等，则Z为Al，可推知X为C元素、Y为N元素、W为S元素．
（1）X为碳元素，它的一种核素为：¹²C（或¹³C、¹⁴C），故答案为：¹²C（或¹³C、¹⁴C）；
（2）N元素原子核外有7个电子，有2个电子层，各层电子数为2、5，其原子结构示意图为，故答案为：；
（3）硫与浓硫酸反应生成二氧化硫与水，反应方程式为：S+2H₂SO₄（浓）

△   .

 3SO₂↑+2H₂O，反应中转移电子数为4，标出电子转移数目与方向为：（浓）

△   .

3SO₂↑+2H₂O，
故答案为：（浓）

△   .

3SO₂↑+2H₂O；
（4）在298K下，C、Al的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量a kJ和b kJ，则热化学方程式为：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-aKJ/mol
②4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4bKJ/mol
铝单质将碳从CO₂中置换出来生成3molC的单质的方程式为：4Al+3CO₂=2Al₂O₃+3C，
由盖斯定律可知，②-①×3可得：4Al（s）+3CO₂（g）=2Al₂O₃（s）+3C（s），△H=-4bkJ/mol-（-akJ/mol）×3=（3a-4b）kJ/mol，
故答案为：4Al（s）+3CO₂（g）=2Al₂O₃（s）+3C（s）△H=（3a-4b）kJ/mol．

点评：本题考查结构性质位置关系应用，涉及核外电子排布、氧化还原反应、热化学方程式书写等，难度中等，注意理解盖斯定律书写热化学方程式．