Question

9．Ⅰ．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置如表所示．其中Y所处的周期序数与族序数相等．按要求回答下列问题：

		X
Y	Z			W

（1）写出X的原子结构示意图．
（2）W与Z的氢化物中，较稳定的是HCl（用化学式表示）
（3）含Y的某种盐常用作净水剂，其净水原理是Al³+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺（用离子方程式表示）
Ⅱ．运用所学化学原理，解决下列问题：
（4）已知：Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑．某同学利用单质硅和铁为电极材料设计原电池（NaOH为电解质溶液），该原电池负极的电极反应式为Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O；
（5）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁；
②CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂；
③Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H₃．
工业上生产粗硅的热化学方程式为2C（s）+SiO₂（s）=Si（s）+2CO（g）△H=△H₁+△H₂-△H₃；
（6）25℃时，往a mol•L^-1NH₃的水溶液中滴加0.1mol•L^-1H₂SO₄溶液，滴加过程中溶液的导电能力增强（填“增强”、“减弱”或“不变”）；实验测得a mol•L^-1NH₃的水溶液的pH值为12，求此氨水的电离平衡常数K_b=$\frac{1{0}^{-4}}{（a=1{0}^{-2}）}$mol•L^-1（用含a的代数式表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ．Y所处的周期序数与族序数相等，短周期元素，则Y为第三周期第ⅢA族元素，即Y为Al，由元素的位置可知，Z为Si，X为N，W为Cl，以此来解答；
Ⅱ．（4）负极发生氧化反应，Si在负极上失去电子，碱性条件下生成硅酸根与水；
（5）根据盖斯定律书写目标热化学方程式；
（6）溶液的导电性与离子浓度有关，离子浓度越大，导电性越强；写出氨水电离方程式，计算出离子浓度，代入电离平衡常数表达式计算氨水的电离平衡常数．

解答 解：Ⅰ．Y所处的周期序数与族序数相等，短周期元素，则Y为第三周期第ⅢA族元素，即Y为Al，由元素的位置可知，Z为Si，X为N，W为Cl，
（1）X为N元素，核外有2个电子层，最外层电子数为5，原子结构示意图为，
故答案为：；
（2）最高价含氧酸的酸性强弱可以说明非金属性强弱，非金属性越强，氢化物越稳定，酸性的强弱，2HClO₄+Na₂SiO₃═2NaClO₄+H₂SiO₃↓，HClO₄＞H₂SiO₃，氢化物的稳定性如HCl＞SiH₄，
故答案为：HCl；
（3）含铝盐溶液中铝离子水解得到氢氧化铝胶体，可以用作净水剂，净水原理离子方程式为：Al³+3H₂O=Al（OH）₃（胶体）+3H⁺，
故答案为：Al³+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺，
Ⅱ．（4）负极发生氧化反应，Si在负极上失去电子，碱性条件下生成硅酸根与水，负极电极反应式为：Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O，
故答案为：Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O；
（5）已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁；
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂；
③Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）△H₃，
根据盖斯定律，①+②-③得：2C（s）+SiO₂（s）=Si（s）+2CO（g）△H=△H₁+△H₂-△H₃，
故答案为：2C（s）+SiO₂（s）=Si（s）+2CO（g）△H=△H₁+△H₂-△H₃；
（6）溶液的导电性与离子浓度有关，离子浓度越大，导电性越强，氨水是弱电解质，电离出的离子浓度小，硫酸为强电解质，氨水和硫酸反应生成硫酸铵也为强电解质，所以
滴加过程中溶液的离子浓度增大，导电能力增强，
NH₃的水溶液的pH值为12，C（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-12}}$=10^-2mol/L氨水的电离方程式为：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-电离平衡常数K_b（NH₃•H₂O）=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{1{0}^{-2}×1{0}^{-2}}{（a-1{0}^{-2}）}$=$\frac{1{0}^{-4}}{（a-1{0}^{-2}）}$，
故答案为：增强；$\frac{1{0}^{-4}}{（a-1{0}^{-2}）}$．

点评 本题考查结构性质位置关系应用、原电池、热化学方程式、化学平衡计算等，侧重对基础知识的巩固，（4）中负极电极反应式可以利用总反应式减去正极电极反应式书写，注意电离常数的计算，题目难度中等．