Question

已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它们的核电荷数依次增大．其中X、Y、Z是同周期的非金属元素．W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，它们相互形成的化合物中存在离子键；XZ₂为非极性分子；Y、Z 氢化物的沸点比它们同族其他元素氢化物的沸点高；Q在同周期元素中原子半径最小．

回答下列问题：

（1）写出化合物XZ₂的电子式　　，其晶体类型为　　．

（2）Y、Z 氢化物的沸点比它们同族元素氢化物的沸点高的原因是　　．

（3）将少量YZ₂通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是　　．

（4）某温度下，在2L密闭容器中投入0.2mol H₂和0.2mol XZ₂，发生如下反应：H₂+XZ₂⇌H₂Z+XZ 测得平衡时，XZ₂的转化率为60%，则该温度下的平衡常数为　　．

（5）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种新型的高效氧化剂和消毒剂，常用于饮用水处理．工业生产高铁酸钾的方法为：①常温下先将Q的单质通入氢氧化钠溶液中制得含Q元素的一种含氧酸盐；②再将其与氢氧化钠溶液混合氧化硝酸铁，得到高铁酸钠粗产品；③过滤后用氢氧化钾溶液溶解，重结晶，再经过脱碱、洗涤、干燥处理，得到高铁酸钾．写出②中发生反应的离子方程式　，第③步中高铁酸钠能够转化为高铁酸钾的原因是　．

Answer 1

【考点】原子结构与元素的性质；化学平衡的计算．

【专题】元素周期律与元素周期表专题；化学平衡专题．

【分析】已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它们的核电荷数依次增大．W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，则W为Al元素；Q原子序数等于W，Q在同周期元素中原子半径最小，则Q为Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金属元素，处于第二周期，XZ₂为非极性分子，应是CO₂，则X为碳元素、Y为氮元素，Z为氧元素．阳离子含有10个电子，与铝离子电子数相同，氧化铝是离子化合物，氨气、水分子间存在氢键，沸点高于同族其他元素氢化物的沸点，验证符合，据此解答．

【解答】已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它们的核电荷数依次增大．W的三价阳离子与Z的阴离子具有相同的电子层结构，则W为Al元素；Q原子序数等于W，Q在同周期元素中原子半径最小，则Q为Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金属元素，处于第二周期，XZ₂为非极性分子，应是CO₂，则X为碳元素、Y为氮元素，Z为氧元素．阳离子含有10个电子，与铝离子电子数相同，氧化铝是离子化合物，氨气、水分子间存在氢键，沸点高于同族其他元素氢化物的沸点，验证符合，

（1）XZ₂是CO₂，碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对，电子式为，其晶体类型属于分子晶体，

故答案为：；分子晶体；

（2）氨气分子之间、水分子之间都存在氢键，沸点高于同族其他元素氢化物的沸点，

故答案为：氨气分子之间、水分子之间都存在氢键；

（3）将少量NO₂通入过量小苏打溶液中，先与水反应生成硝酸、NO，硝酸与小苏打反应生成二氧化碳，NO、二氧化碳的体积之比为1：2，二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气，氧气与NO为1：1，二者反应生成二氧化氮，氧气有剩余，故最后收集到的气体是二氧化氮、氧气，

故答案为：二氧化氮、氧气；

（4）某温度下，在2L密闭容器中投入0.2mol H₂和0.2mol CO₂，发生如下反应：H₂+CO₂⇌H₂O+CO 测得平衡时，CO₂的转化率为60%，则参加反应的二氧化碳为0.2mol×60%=0.12mol，则：

           H₂（g）+CO₂（g）⇌H₂O（g）+CO （g），

开始（mol）：0.2     0.2      0       0

变化（mol）：0.12    0.12    0.12    0.12

平衡（mol）：0.08    0.08    0.12    0.12

反应气体气体体积不变，用物质的量代替浓度计算平衡常数，故k==2.25，

故答案为：2.25；

（5）高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种新型的高效氧化剂和消毒剂，常用于饮用水处理．工业生产高铁酸钾的方法为：①常温下先将氯气通入氢氧化钠溶液中制得含Cl元素的一种含氧酸盐，该盐为NaClO，

②再将其与氢氧化钠溶液混合氧化硝酸铁，得到高铁酸钠粗产品，同时生成氯化钠、水，反应离子方程式为：

3ClO^﹣+2Fe³⁺+10OH^﹣=2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O，

③由于高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，过滤后用氢氧化钾溶液溶解，重结晶，再经过脱碱、洗涤、干燥处理，得到高铁酸钾，

故答案为：3ClO^﹣+2Fe³⁺+10OH^﹣=2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O；高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小．

【点评】本题综合性较大，涉及结构性质位置关系、常用化学用语、化学平衡及平衡常数的有关计算、氧化还原反应、物质的分离提纯等，难度中等，是对学生综合能力的考查，推断元素是解题的关键．