Question

9．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．单质的熔点降低              d．氧化物对应的水合物碱性减弱，酸性增强
（2）原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为氩，氧化性最弱的简单阳离子是Na⁺．
（3）已知：

化合物	MgO	Al2O3	MgCl2	AlCl3
类型	离子化合物	离子化合物	离子化合物	共价化合物
熔点/℃	2800	2050	714	191

工业制镁时，电解MgCl₂而不电解MgO的原因是MgO的熔点高，熔融时消耗更多能量，增加生产成本；制铝时，电解Al₂O₃而不电解AlCl₃的原因是氯化铝是共价化合物，熔融态氯化铝难导电．
（4）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）
写出SiCl₄的电子式：；在上述由SiCl₄制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ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．
（5）下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P₂O₅干燥的是b．
a．NH₃        b．HI        c．SO₂        d．CO₂
（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）根据同一周期中元素周期律内容进行解答；
（2）第三周期中，次外层电子数为8，原子最外层电子书与次外层电子数相同，则该元素为氩；第三周期中简单阳离子为钠离子、镁离子和铝离子，金属的还原性越强，对应离子的氧化性越弱；
（3）根据表中金属化合物的熔点高低、化合物类型进行分析；
（4）四氯化硅为共价化合物，化学式中存在4个硅氯键；根据题中数据及热化学方程式的书写方法写出该反应的热化学方程式；
（5）浓硫酸具有强氧化性、酸性，P₂O₅是非氧化性干燥剂，然后结合各选项中气体的性质进行判断；
（6）根据题干信息判断该无氧酸盐为氯化钾，再根据化合价变化判断另一种无氧酸盐名称，最后根据化合价升降相等配平即可．

解答 解：（1）a．原子半径和离子半径均减小；第三周期中，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，而离子半径需要根据阴阳离子进行讨论，阳离子只有2个电子层，随着核电荷数在增大，半径逐渐减小，而阴离子有3个电子层，随着核电荷数的增加逐渐减小，但是阴离子半径整体大于阳离子半径，从阴离子到阳离子，半径在减小，故a错误；           
b．金属性减弱，非金属性增强；同一周期中，随着核电荷数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，故b正确；
c．金属单质的熔点降低，即Na＜Mg＜Al＜Si（原子晶体），而非金属单质是分子晶体，熔点比金属单质低，整体趋势是Si＞Al＞Mg＞S＞Na＞P＞Cl₂＞Ar，故c错误；
d．最高价氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强，故d错误；
故答案为：b；
（2）原子最外层电子书与次外层电子数相同，而第三周期中次外层电子为8，该元素原子结构示意图为：，则该元素为氩；金属的还原性越强，对应离子的氧化性越弱，所以第三周期中氧化性最弱的为Na⁺，
故答案为：氩；Na⁺；
（3）由于氧化镁的熔点远远大于氯化镁的熔点，熔融时消耗更多能量，增加生成成本，所以工业制镁时，采用电解MgCl₂而不电解MgO；
由于氯化铝为共价化合物，熔融状态下氯化铝难导电，制锅时电解Al₂O₃而不电解AlCl₃，
故答案为：MgO的熔点高，熔融时消耗更多能量，增加生产成本；氯化铝是共价化合物，熔融态氯化铝难导电；
（4）四氯化硅为共价化合物，氯原子和硅原子都达到8个电子，四氯化硅的电子式为：；
1.12kg纯硅的物质的量为：$\frac{1120g}{28g/mol}$=40mol，生成40mol硅吸收akJ热量，则生成1mol硅吸收的热量为：$\frac{akJ}{40}$=0.025akJ，所以四氯化硅气体与氢气反应生成单质硅和氯化氢的热化学方程式为：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；
（5）浓硫酸具有强氧化性、酸性，不能干燥具有还原性、碱性的气体，所以选项中不能用浓硫酸干燥的为a．NH₃ b．HI，而P₂O₅是非氧化性干燥剂，不能干燥碱性气体，可以干燥碘化氢，所以b正确，
故答案为：b；
（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，则该无氧酸为KCl，KCl中氯元素化合价为-1，说明氯酸钾中氯元素化合价降低，则另一种含氧酸盐中氯元素化合价会升高，由于氯酸钾中氯元素化合价为+5，则氯元素化合价升高只能被氧化成高氯酸钾，根据氧化还原反应中化合价升降相等配平该反应为：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄，
故答案为：4KClO₃$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$KCl+3KClO₄．

点评 本题考查了同一周期中元素周期律与原子结构的关系、热化学方程式的书写、化学方程式的书写等知识，题目难度较大，试题涉及的题量较大，充分考查了学生对所学知识的掌握情况，试题有利于培养学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．