Question

14．元素单质及其化合物有广泛用途，请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题：
（1）按原子序数递增的顺序（稀有气体除外），以下说法正确的是b．
a．原子半径和离子半径均减小
b．金属性减弱，非金属性增强
c．氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强
d．单质的熔点降低
（2）氧化性最弱的简单阳离子的结构示意图是．
（3）晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料．由粗硅制纯硅过程如下：
  Si（粗）$→_{460℃}^{Cl_{2}}$SiCl₄$\stackrel{蒸馏}{→}$SiCl₄（纯）$→_{1100℃}^{H_{2}}$Si（纯）
在上述由SiCl₄制纯硅的反应中，测得每生成1.12 kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1．
（4）Na₂S溶液长期放置有硫析出，原因为2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-（用离子方程式表示）．
（5）已知：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 平衡常数为K₁
2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g） 平衡常数为K₂
则反应NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的平衡常数为K₃=$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$（用K₁、K₂来表达）一定条件下，将NO₂与SO₂以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是bc．
a．体系压强保持不变               
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₂和NO的体积比保持不变    
d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1molNO₂
测得上述反应平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则平衡常数K=$\frac{8}{3}$．
（6）KClO₃可用于实验室制O₂，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1：1．写出该反应的化学方程式4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

Answer 1

分析 （1）a．同一周期原子半径随着原子序数增大而减小，电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大；
b．同周期自左而右元素的金属性减弱、非金属性增强；
c．元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物碱性越强，元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强；
d．硅单质为原子晶体，沸点最高；
（2）氧化性最弱的简单阳离子为Na⁺；
（3）发生反应：2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g），计算生成1molSi吸收的热量，注明聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（4）空气中氧气具有氧化性，将硫离子氧化为硫单质，由电荷守恒可知还生成氢氧根离子；
（5）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 平衡常数为K₁
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g） 平衡常数为K₂
则①-②可得：2NO₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g）+2NO（g），故K₃²=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$；
可逆反应到达平衡时，正、逆反应速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些物理量不变，注意判断化学平衡的物理量应随反应进行发生不变，该物理量由变化到不变化，说明反应到达平衡；
假设NO₂与SO₂的起始物质的量分别为1mol、2mol，平衡时参加反应的NO₂为xmol，利用三段式表示出平衡时各组分的物质的量，结合平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6列方程计算x的值，可得平衡时各组分物质的量，由于反应前后气体的化学计量数不变，用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$计算；
（6）KClO₃可用于实验室制O₂，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，一种是无氧酸盐，应为KCl，另一种盐的阴阳离子个数比为1：1，由电子转移守恒可知该盐为KClO₄．

解答 解：（1）a．同一周期，原子半径随着原子序数增大而减小，简单离子半径先减小、后增大、再减小，故a错误；
b．同周期自左而右元素的金属性减弱、非金属性增强，故b正确；
c．应描述为最高价氧化物的水化物碱性减弱、酸性增强，故c错误；
d．Na、Mg、Al为金属晶体，沸点升高，Si单质为原子晶体，沸点最高，而磷、硫、氯气为分子晶体，沸点低于Si，故d错误，
故选：b；
（2）氧化性最弱的简单阳离子为Na⁺，离子结构示意图为：，
故答案为：；
（3）发生反应：2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g），1120gSi的物质的量=$\frac{1120g}{28g/mol}$=40mol，生成40mol纯硅需要吸收akJ热量，则生成1mol纯硅吸收的热量为0.025kJ热量，其热化学方程式为2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1，
故答案为：2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1；
（4）空气中氧气具有氧化性，将硫离子氧化为硫单质，由电荷守恒可知还生成氢氧根离子，反应离子方程式为：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-，
故答案为：2S^2-+O₂+2H₂O=2S↓+4OH^-；
（5）已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g） 平衡常数为K₁
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g） 平衡常数为K₂
则①-②可得：2NO₂（g）+2SO₂（g）?2SO₃（g）+2NO（g），故K₃²=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$，故K₃=$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$；
a．体系压强始终保持不变，故a错误；
b．混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮浓度保持不变，反应到达平衡，故b正确；
c．SO₂和NO的体积比随反应进行减小，SO₂和NO的体积比保持不变，说明反应到达平衡，故c正确；
d．每消耗1 mol SO₃的同时生成1molNO₂，均表示逆反应速率，反应始终按1：1进行，不能说明到达平衡，故d错误；
假设NO₂与SO₂的起始物质的量分别为1mol、2mol，平衡时参加反应的NO₂为xmol，则：
          NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
开始（mol）：1       2        0       0
转化（mol）：x       x        x       x
平衡（mol）：1-x     2-x      x       x
平衡时NO₂与SO₂体积比为1：6，则（1-x）：（2-x）=1：6，解得x=0.8，由于反应前后气体的化学计量数不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故K=$\frac{c（S{O}_{3}）×c（NO）}{c（N{O}_{2}）×c（S{O}_{2}）}$=$\frac{0.8×0.8}{（1-0.8）×（2-0.8）}$=$\frac{8}{3}$，
故答案为：$\sqrt{\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}$；bc；$\frac{8}{3}$；
（6）KClO₃可用于实验室制O₂，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，一种是无氧酸盐，应为KCl，另一种盐的阴阳离子个数比为1：1，由电子转移守恒可知该盐为KClO₄，反应方程式为：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄，
故答案为：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

点评 本题考查知识比较综合，涉及元素周期律、核外电子排布、热化学方程式书写、化学平衡常数有关计算、化学平衡状态判断、氧化还原反应等，属于拼合型题目，需要学生准备扎实的基础，难度中等．