Question

本题包括A、B两小题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修模块的内容．请选定其中一题，并在相应的答题区域内作答．若两题都做，则按A题评分．
A．《物质结构与性质》：原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种元素，原子序数均小于36．已知X、Y和Z为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表：

电离能/kJ?mol-1	I1	I2	I3	I4
X	496	4562	6912	9543
Y	738	1451	7733	10540
Z	578	1817	2745	11578

（1）X、Y、Z的电负性从大到小的顺序为

Al＞Mg＞Na

（用元素符号表示），元素Y的第一电离能大于Z的原因是

Y的最外层电子排布处于全满稳定状态，能量降低

．
（2）W元素应用广泛，是一种重要的生物金属元素，如人体内W元素的含量偏低，则会影响O₂在体内的正常运输．已知W²⁺与KCN溶液反应得W（CN）₂沉淀，当加入过量KCN溶液时沉淀溶解，生成配合物，其配离子结构如图所示．
①W元素基态原子价电子排布式为

3d⁶4s²

．
②已知CN^-与

N₂

分子互为等电子体，1molCN^-中π键数目为

2N_A

．
③上述沉淀溶解过程的化学方程式为

Fe（CN）₂+4KCN=K₄[Fe（CN）₆]

．
B．《化学实验》：无色晶体硫酸锌，俗称皓矾，在医疗上用作收敛剂，工业上作防腐剂、制造白色颜料（锌钡白）等．某实验小组欲用制氢废液制备硫酸锌晶体，进行了以下实验：
（1）取50mL制氢废液，过滤．除去不溶性杂质后，用ZnO调节滤液使pH约等于2，加热、蒸发、浓缩制得较高温度下的硫酸锌饱和溶液，冷却结晶，得到粗制的硫酸锌晶体．
①加入少量氧化锌调节滤液使pH≈2目的是

将硫酸转化成硫酸锌除去硫酸，且不带进其他杂质

；
②加热蒸发、浓缩溶液时，应加热到

溶液表面出现晶膜

时，停止加热．
（2）粗晶体在烧杯中用适量蒸馏水溶解，滴加1～2滴稀硫酸，用沸水浴加热至晶体全部溶解．停止加热，让其自然冷却、结晶．抽滤（装置如图2所示）．将所得晶体用少量无水乙醇洗涤1-2次，得到较纯的硫酸锌晶体．
①写出下列仪器的名称．a

布氏漏斗

；b

吸滤瓶

．
②抽滤跟普通过滤相比，除了得到沉淀较干燥外，还有一个优点是

过滤速度快

．
③用少量无水乙醇洗涤晶体的目的是

利用乙醇的挥发，除去晶体表面附着的水分，减少硫酸锌的损失

．
（3）在制取氢气时，如果锌粒中混有少量的铁、铜杂质，对硫酸锌的质量

无

（填“有”、“无”）影响，原因是

铜不与稀硫酸反应，过滤除去；铁虽然与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，但锌比铁活泼，只要锌粒过量，就可置换硫酸亚铁中铁过滤除去

．

Answer 1

分析：A、原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种元素，原子序数均小于36，X、Y和Z为第三周期元素，由表中元素的电离能可知，X元素的第二电离能剧增，故X表现为+1价，故X为钠元素；Y的第三电离能剧增，Y为+2价，故Y为镁元素；Z的第四电离能剧增，表现+3价，故Y为铝元素．
（1）同周期自左而右，电负性增大，元素的第一电离能呈增大趋势，但能级处于半满、全满时，能量较低，元素的第一电离能高于同周期相邻元素．
（2）W元素应用广泛，是一种重要的生物金属元素，如人体内W元素的含量偏低，则会影响O₂在体内的正常运输，可知W为Fe元素．
①Fe是26号元素，根据核外电子排布规律书写基态原子价电子排布式．
②原子总数相同，价层电子数相同的为等电子体．CN^-中存在C≡N三键，三键中有1个σ键，2个π键，．
③由结构图可知Fe（CN）₂与KCN反应生成K₄[Fe（CN）₆]．
B、（1）①制氢气的废液中含有硫酸，应除去．
②加热至溶液表面出现晶膜时，停止加热，利用余热蒸干．
（2）①a是布氏漏斗，b是吸滤瓶．
②抽滤跟普通过滤相比，得到沉淀较干燥，过滤速度快．
③晶体表面附着水分．
（3）铜不与稀硫酸反应，过滤除去；铁虽然与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，但锌比铁活泼，只要锌粒过量，就可置换硫酸亚铁中铁，过滤除去．

解答：解：A、原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种元素，原子序数均小于36，X、Y和Z为第三周期元素，由表中元素的电离能可知，X元素的第二电离能剧增，故X表现为+1价，故X为钠元素；Y的第三电离能剧增，Y为+2价，故Y为镁元素；Z的第四电离能剧增，表现+3价，故Y为铝元素．
（1）同周期自左而右，电负性增大，所以电负性从大到小的顺序为Al＞Mg＞Na；同周期自左而右，元素的第一电离能呈增大趋势，但Y的最外层电子排布处于全满稳定状态，能量降低，Y元素的第一电离能高于Z元素．
故答案为：Al＞Mg＞Na；Y的最外层电子排布处于全满稳定状态，能量降低．
（2）W元素应用广泛，是一种重要的生物金属元素，如人体内W元素的含量偏低，则会影响O₂在体内的正常运输，可知W为Fe元素．
①Fe是26号元素，基态原子价电子排布式为3d⁶4s²．
故答案为：3d⁶4s²．
②将C原子及1个电子用“N”代换可得CN^-等电子体分子N₂；CN^-中存在C≡N三键，三键中有1个σ键，2个π键，所以1molCN^-中π键数目为2N_A．
故答案为：N₂；2N_A．
③由结构图可知Fe（CN）₂与KCN反应生成K₄[Fe（CN）₆]，反应方程式为Fe（CN）₂+4KCN=K₄[Fe（CN）₆]．
故答案为：Fe（CN）₂+4KCN=K₄[Fe（CN）₆]．
B、（1）①制氢气的废液中含有硫酸，加入少量氧化锌，将硫酸转化成硫酸锌除去硫酸，且不带进其他杂质．
故答案为：将硫酸转化成硫酸锌除去硫酸，且不带进其他杂质．
②加热至溶液表面出现晶膜时，停止加热，利用余热蒸干．
故答案为：溶液表面出现晶膜．
（2）①a是布氏漏斗，b是吸滤瓶．
故答案为：布氏漏斗；吸滤瓶．
②抽滤跟普通过滤相比，不仅得到沉淀较干燥，而且过滤速度快．
故答案为：过滤速度快．
③晶体表面附着水分，硫酸锌不溶于酒精，利用乙醇的挥发，除去晶体表面附着的水分，减少硫酸锌的损失．
故答案为：利用乙醇的挥发，除去晶体表面附着的水分，减少硫酸锌的损失．
（3）铜不与稀硫酸反应，过滤除去；铁虽然与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，但锌比铁活泼，只要锌粒过量，就可置换硫酸亚铁中铁，过滤除去，锌粒中混有少量的铁、铜杂质，对硫酸锌的质量无影响．
故答案为：无；铜不与稀硫酸反应，过滤除去；铁虽然与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，但锌比铁活泼，只要锌粒过量，就可置换硫酸亚铁中铁过滤除去．

点评：题目综合性较大，包含物质结构与化学实验，涉及电离能、电负性、核外电子排布规律、化学键与配合物、对实验利用的理解、实验条件控制、物质分离提纯等，难度较大，需要学生具备良好的心理素质、扎实的基础知识和运用知识理解问题的能力．