Question

20．Q、W、X、Y、Z五種短周期元素在元素周期表中的相對位置如圖所示，其中W的單質(zhì)是一種重要半導體材料．

			Y
Q	W	X		Z

請按要求回答下列問題：
（1）Y的原子結(jié)構(gòu)示意圖為；舉一例說明Z的非金屬性比X的非金屬性強的事實：酸性強弱；HClO₄＞H₃PO₄，或穩(wěn)定性：HCl＞PH₃．
（2）W、X、Y的原子半徑由大到小依次是（填元素符號）r（Si）＞r（P）＞r（O）；W與Z形成的化合物電子式為．
（3）將Z的單質(zhì)通入到含等物質(zhì)的量FeBr₂溶液中充分反應的離子方程式為2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-．
（4）已知：2Na（s）+1/2Y₂（g）=Na₂Y（s）△H=-414kJ/mol；2Na（s）+Y₂（g）═Na₂Y₂（s）△H=-511kJ/mol；則Na₂Y（s） 轉(zhuǎn)變?yōu)镹a₂Y₂（s）的反應一定條件下能自發(fā)進行的理由是Na₂O（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-97 kJ/mol，而△S＜0，△H-T△S在低溫下小于0，可自發(fā)進行．
將0.2mol Na₂Y₂加入到100mL1mol/L QZ₃中，充分反應的化學方程式為2Na₂O₂+AlCl₃=NaAlO₂+3NaCl+O₂↑．
（5）R與W同周期，已知：在T℃時Ksp[R（OH）₂]的值為4.0×l0^-12，則R（OH）₂飽和溶液中c（OH^-）=2.0×l0^-4 mol•L^-1．

Answer 1

分析 由短周期元素的相對位置，可知Y處于第二周期，其它處于第三周期，而W的單質(zhì)是一種重要半導體材料，則W為Si元素，可推知Q為Al，X為P，Y為O，Z為Cl．
（1）根據(jù)核外電子排布規(guī)律畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖；可以根據(jù)最高價含氧酸的酸性強弱，氫化物穩(wěn)定性等進行判斷；
（2）同周期自作而原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大；W與Z形成的化合物為SiCl₄，Si原子與Cl原子之間形成1對共用電子對；
（3）假設氯氣與FeBr₂均為1mol，還原性Fe²⁺＞Br^-，氯氣先氧化Fe²⁺為Fe³⁺，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，1molFe²⁺消耗0.5mol氯氣，而剩余的0.5mol氯氣可以氧化1molBr^-；
（4）根據(jù)蓋斯定律，可得：Na₂O（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-97 kJ/mol，而△H-T△S＜0時，反應可自發(fā)進行；
將0.2mol Na₂O₂加入到100mL1mol/L AlCl₃中，AlCl₃為0.1mol，過氧化鈉與水反應生成0.4molNaOH，氯化鋁與氫氧化鈉恰好反應生成NaAlO₂；
（5）Ksp[R（OH）₂]=c（R²⁺）×c²（OH^-）=4.0×l0^-12，而飽和溶液中c（R²⁺）=$\frac{1}{2}$c（OH^-），聯(lián)立計算飽和溶液中c（OH^-）．

解答 解：由短周期元素的相對位置，可知Y處于第二周期，其它處于第三周期，而W的單質(zhì)是一種重要半導體材料，則W為Si元素，可推知Q為Al，X為P，Y為O，Z為Cl．
（1）Y為O元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為：，酸性強弱；HClO₄＞H₃PO₄，或穩(wěn)定性：HCl＞PH₃等都可以說明Cl的非金屬性比P的強，
故答案為：；酸性強弱；HClO₄＞H₃PO₄，或穩(wěn)定性：HCl＞PH₃；
（2）同周期自作而原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大，故原子半徑：r（Si）＞r（P）＞r（O），W與Z形成的化合物為SiCl₄，Si原子與Cl原子之間形成1對共用電子對，電子式為：，
故答案為：r（Si）＞r（P）＞r（O）；；
（3）假設氯氣與FeBr₂均為1mol，還原性Fe²⁺＞Br^-，氯氣先氧化Fe²⁺為Fe³⁺，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，1molFe²⁺消耗0.5mol氯氣，而剩余的0.5mol氯氣可以氧化1molBr^-，反應離子方程式為：2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-，
故答案為：2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-；
（4）已知：①．2Na（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=Na₂O（s）△H=-414kJ/mol；
②．2Na（s）+O₂（g）═Na₂O₂（s）△H=-511kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，②-①可得：Na₂O（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-97 kJ/mol，該反應△S＜0，而△H-T△S＜0時，反應可自發(fā)進行，故低溫下可以自發(fā)進行，
將0.2mol Na₂O₂加入到100mL1mol/L AlCl₃中，AlCl₃為0.1mol，過氧化鈉與水反應生成0.4molNaOH，氯化鋁與氫氧化鈉恰好反應生成NaAlO₂，故反應方程式為：2Na₂O₂+AlCl₃=NaAlO₂+3NaCl+O₂↑，
故答案為：Na₂O（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-97 kJ/mol，而△S＜0，△H-T△S在低溫下小于0，可自發(fā)進行；2Na₂O₂+AlCl₃=NaAlO₂+3NaCl+O₂↑；
（5）Ksp[R（OH）₂]=c（R²⁺）×c²（OH^-）=4.0×l0^-12，而飽和溶液中c（R²⁺）=$\frac{1}{2}$c（OH^-），聯(lián)立可得飽和溶液中c（OH^-）=2.0×l0^-4 mol/L，
故答案為：2.0×l0^-4．

點評 本題以元素推斷為載體，考查元素周期律、電子式、方程式書寫、熱化學方程式、反應自發(fā)性、溶度積有關(guān)計算，是對基礎知識的綜合考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．