Question

14．X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的位置关系如图：
I．若Z元素原子的最外层电子数是电子层数的2倍：
（1）W在周期表中的位置为第三周期ⅦA族．
（2）Y和Z可组成的化合物的化学式为SO₂、SO₃．
（3）W最高价氧化物水化物的浓溶液不稳定，受热可分解，产物之一是黄绿色气体，且当有28mol电子转移时，共产生9mol气体，写出该反应的化学方程式4HClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cl₂↑+7O₂↑+2H₂O．
II．若Y和Z的核外电子数之和为22：
（1）Y的气态氢化物电子式为，工业合成该物质的化学方程式为N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃．
（2）X单质与W的最高价氧化物水化物的浓溶液反应，当电子转移0.4mol时，产生气体的体积（标准状况下）是6.72L．

Answer 1

分析 由短周期元素所处的位置，可知X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期．
I．若Z元素原子的最外层电子数是电子层数的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．
（1）主族元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数；
（2）氧元素与硫元素组成的化合物为二氧化硫与三氧化硫；
（3）高氯酸浓溶液不稳定，受热可分解，产物之一是黄绿色气体，该气体为氯气，根据电子转移守恒可知，氧元素被氧化生成氧气，由氢元素守恒，还原水生成，根据电子转移守恒计算氯气、氧气的物质的量，确定二者系数；
Ⅱ．若Y和Z的核外电子数之和为22，令Y核外电子数为a，则Z的核外电子数为a+8，故a+a+8=22，解得a=7，故Y为N元素、Z为P元素、X为C元素、W为S元素．
（1）氨气分子中N原子成3个N-H键，N原子还原1对孤对电子，据此书写电子式；工业上通常利用氮气与氢气在高温、高压催化剂条件下生成氨气；
（2）碳与浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫，根据电子转移守恒计算二者的物质的量，再根据V=nVm计算体积．

解答 解：由短周期元素所处的位置，可知X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期．
I．若Z元素原子的最外层电子数是电子层数的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．
（1）W为Cl元素，原子核外电子数为3，有3个电子层，最外层电子数为7，故处于周期表第三周期ⅦA族，
故答案为：第三周期ⅦA族；
（2）氧元素与硫元素组成的化合物为：SO₂、SO₃，故答案为：SO₂、SO₃；
（3）W最高价氧化物水化物为HClO₄，其浓溶液不稳定，受热可分解，产物之一是黄绿色气体，即有氯气生成，溶液中Cl元素化合价降低，则氧元素化合价升高得到氧气，且当有28mol电子转移时，共产生9mol气体，生成氯气为$\frac{28mol}{14}$=2mol，则生成氧气为7mol，该反应的化学方程式为：4HClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cl₂↑+7O₂↑+2H₂O，故答案为：4HClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cl₂↑+7O₂↑+2H₂O；
Ⅱ．若Y和Z的核外电子数之和为22，令Y核外电子数为a，则Z的核外电子数为a+8，故a+a+8=22，解得a=7，故Y为N元素、Z为P元素、X为C元素、W为S元素．
（1）Y的气态氢化物为NH₃，电子式为，业合成该物质的化学方程式为：N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃，故答案为：；N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃；
（2）碳与浓硫酸反应方程式为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，当电子转移0.4mol时，参加反应的碳为$\frac{0.4mol}{4}$=0.1mol，由方程式可知生成气体为0.3mol，则产生气体的体积（标准状况下）是 0.3mol×22.4L/mol=6.72L，故答案为：6.72L．

点评 本题考查结构性质位置关系、常用化学用语、元素化合物性质、化学计算等，推断元素是解题的关键，旨在考查学生对基础知识的理解掌握，难度不大．