Question

10．短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置如图1所示，其中W的氧化物是酸雨形成的主要物质．
（1）写出W的原子结构示意图：．
（2）将足量X的最高价氧化物通入含Y元素的阴离子溶液中．反应的离子方程式为CO₂+2H₂O+AlO₂^-═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）已知：①X（s）+O₂（g）═XO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
          ②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-242.0kJ•mol^-1
          ③XH₄（g）+2O₂（g）═XO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.0kJ•mol^-1
则XH₄气体分解成氢气和X固体的热化学方程式为CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+75.5kJ•mol^-1．
（4）ZO是由单质X和ZO₂反应制取单质Z的中间产物．隔绝空气时，ZO与NaOH溶液反应（产物含有一种固体单质和一种钠盐）的化学方程式为2SiO+2NaOH$\frac{\underline{\;隔绝空气\;}}{\;}$Si+Na₂SiO₃+H₂O．
（5）利用原电池原理，可用W的一种氧化物、O₂和H₂O来制备W的最高价氧化物对应水化物．写出该电池负极反应式：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺．
（6）将W的气态氢化物通入一定量的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，生成气体与HCl的物质的量的关系如图2所示（忽略气体的溶解和HCl的挥发）．
①O点溶液中所含溶质的化学式为NaOH、Na₂S．
②a点溶液中，c（Na⁺）：c（Cl^-）=5：3．

Answer 1

分析 W的氧化物是酸雨形成的主要物质，则W为S元素，由四种元素在周期表中的位置可知X为C元素，Y为Al元素，Z为Si元素，
（1）W为S元素，原子核外有3个电子层，最外层电子数为6，以此书写原子结构示意图；
（2）反应为CO₂与AlO₂^-溶液的反应；
（3）利用盖斯定律计算；
（4）SiO在氢氧化钠溶液中自身发生氧化还原反应生成Si和Na₂SiO₃；
（5）负极发生氧化反应，SO₂被氧化生成H₂SO₄；
（6）a点时反应为NaHS+HCl=H₂S+NaCl，由横坐标数值可知0点时溶质为NaOH和Na₂S，以此进行计算．

解答 解：W的氧化物是酸雨形成的主要物质，则W为S元素，由四种元素在周期表中的位置可知X为C元素，Y为Al元素，Z为Si元素，
（1）W为S元素，原子核外有3个电子层，最外层电子数为6，原子结构示意图为，故答案为：；
（2）反应为CO₂与AlO₂^-溶液的反应，离子方程式为CO₂+2H₂O+AlO₂^-═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案为：CO₂+2H₂O+AlO₂^-═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-242.0kJ•mol^-1
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.0kJ•mol^-1，
利用盖斯定律将③-②×2-①可得CH₄（g）=C（s）+2H₂（g） 
△H=（-802.0kJ•mol^-1）-2×（-242.0kJ•mol^-1）-（-393.5kJ•mol^-1）=+75.5kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+75.5kJ•mol^-1；
（4）SiO在氢氧化钠溶液中自身发生氧化还原反应生成Si和Na₂SiO₃，反应的化学方程式为2SiO+2NaOH$\frac{\underline{\;隔绝空气\;}}{\;}$Si+Na₂SiO₃+H₂O，
故答案为：2SiO+2NaOH$\frac{\underline{\;隔绝空气\;}}{\;}$Si+Na₂SiO₃+H₂O；
（5）负极发生氧化反应，SO₂被氧化生成H₂SO₄，电极方程式为SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；
（6）a点时反应为NaHS+HCl=H₂S+NaCl，由横坐标数值可知0点时溶质为NaOH和Na₂S，0～a电发生反应为NaOH+HCl=NaCl、Na₂S+HCl=NaHS+NaCl，因NaHS消耗2molHCl，则Na₂S为2molNaOH为1mol，
①O点溶液中所含溶质的化学式为NaOH、Na₂S，故答案为：NaOH、Na₂S；
②由以上分析可知，0～a电发生反应为：NaOH+HCl=NaCl、Na₂S+HCl=NaHS+NaCl，
                                1mol     1mol  2mol     2mol  2mol
则a点溶液中，c（Na⁺）：c（Cl^-）=5mol：3mol=5：3，故答案为：5：3．

点评 本题考查较为综合，涉及元素周期律、周期表的关系、盖斯定律的应用、氧化还原反应的计算以及化学方程式的计算等，为高频考点，侧重于学生的分析能力、计算能力的考查，难度中等．