Question

4．X、Y、Z、W是四种短周期元素，有关它们的信息如下表所示．

元素	部分结构知识	部分性质
X	X原子核外电子占有9个原子轨道	X的一种氧化物是形成酸雨的主要物质
Y	Y原子的次外层电子数等于最外层电子数的一半	Y能形成多种气态氢化物
Z	Z原子的最外层电子数多于4	Z元素的最高正化合价与最低负化合价代数和等于6
W	W原子的最外层电子数等于2n-3（n为原子核外电子层数）	化学反应中W原子易失去最外层电子形成Wn+

请回答下列问题：
（1）X的单质分子X₂的结构式是S=S．
（2）X、Y、Z三元素的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HClO₄＞H₂SO₄＞H₂CO₃（用化学式表示）．
（3）常温时，W的硫酸盐溶液的pH＜（填“=”、“＞”或“＜”）7，理由是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺（用离子方程式表示）．
（4）25℃、101kPa时，32g Y的最简单气态氢化物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出1780.6kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W是短周期的四种元素，X原子核外电子占有9个原子轨道，核外电子填充1s、2s、2p、3s、3p轨道，且X的一种氧化物是形成酸雨的主要物质，故X为硫元素；
Y原子的次外层电子数等于最外层电子数的一半，则Y有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为碳元素；
Z原子的最外层电子数多于4，Z元素的最高正化合价与最低负化合价代数和等于6，最外层电子数为7，故Z为Cl元素；
W原子的最外层电子数等于2n-3（n为原子核外电子层数），化学反应中W原子易失去最外层电子形成Wⁿ⁺，W为金属元素，最外层电子数为n，故2n-3=n，故n=3，故W为Al元素，据此进行解答．

解答 解：X、Y、Z、W是短周期的四种元素，X原子核外电子占有9个原子轨道，核外电子填充1s、2s、2p、3s、3p轨道，且X的一种氧化物是形成酸雨的主要物质，故X为硫元素；Y原子的次外层电子数等于最外层电子数的一半，则Y有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为碳元素；Z原子的最外层电子数多于4，Z元素的最高正化合价与最低负化合价代数和等于6，最外层电子数为7，故Z为Cl元素；W原子的最外层电子数等于2n-3（n为原子核外电子层数），化学反应中W原子易失去最外层电子形成Wⁿ⁺，W为金属元素，最外层电子数为n，故2n-3=n，故n=3，故W为Al元素，
（1）X为硫元素，分子式为X₂的单质为S₂，S₂电子式为，则其结构式为：S=S，故答案为：S=S；
（2）由于非金属性：Cl＞S＞C，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，则有酸性：HClO₄＞H₂SO₄＞H₂CO₃，
故答案为：HClO₄＞H₂SO₄＞H₂CO₃；
（3）含W的一种硫酸盐是常用的净水剂，为Al₂（SO₄）₃，硫酸铝溶液中铝离子水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，溶液pH＜7，
故答案为：＜；Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（4）Y的最简单气态氢化物为CH₄，25℃、101kPa时，32gCH₄的物质的量为：$\frac{32g}{16g/mol}$=2mol，完全燃烧生成稳定的氧化物时放出1780.6kJ的热量，1mol甲烷完全燃烧放出的热量为1780.6kJ×$\frac{1mol}{2mol}$=890.3kJ，故该反应的热化学反应方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．

点评 本题考查位置、结构与性质关系的综合应用，题目难度中等，涉及热化学方程式书写、常用化学用语、盐类水解等知识，题目难度中等，推断元素是解答关键，（1）中的S₂的结构判断，结合氧气的结构分析．