Question

2．X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的位置关系如图1．

I．若Y元素原子的最外层电子数是电子层数的3倍．
（1）W的原子结构示意图为．
（2）Z、W最高价氧化物的水化物酸性由强到弱的顺序为HClO₄＞H₂SO₄（填化学式）．
（3）白磷（P₄）在W₂气体中燃烧可生成液态丙分子，也可生成固态丁分子．已知丙分子中各原子最外层均是8电子结构，丙的结构式是．白磷固体和W₂气体反应，生成1mol液态丙时，能量变化如图2所示，写出该反应的热化学方程式$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-akJ/mol．已知1mol白磷固体和W₂气体反应，生成固态丁时，放热bkJ，则1mol固态丁转化为液态丙时的△H=（$\frac{1}{4}$b-a）KJ/mol．
II．若Y和Z的核外电子数之和为20．
（1）相对分子质量为28的Y的氢化物电子式为．
（2）W的一种单质溶于足量浓硝酸，反应过程转移电子物质的量是该单质的20倍．反应的化学方程式为P₄+20HNO₃（浓）=20NO₂↑+4H₃PO₄+4H₂O．

Answer 1

分析 根据X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的位置关系可知，X、Y在第二周期，Z、W在第三周期．
I．由于Y在第二周期，且Y元素原子的最外层电子数是电子层数的3倍，故Y的核外电子排布为2，6，故为O元素，则X为N元素，Z为S元素，W为Cl元素．
（1）W为氯元素，核内有17个质子，核外有17个电子；
（2）元素的非金属性越强，则最高价氧化物的水化物的酸性越强；
（3）白磷（P₄）在氯气体中燃烧可生成液态丙分子即PCl₃，也可生成固态丁分子即PCl₅，据此写出PCl₃的结构式；白磷固体和氯气反应，生成1molPCl₃时，根据图示可知，反应放热aKJ，据此写出热化学方程式；而已知1mol白磷固体和氯气反应，生成固态丁PCl₅时，放热bkJ，写出热化学方程式并根据盖斯定律来计算1mol固态丁转化为液态丙时的△H；
II．设Y的核外电子数为y个，则Z为（y+8），根据若Y和Z的核外电子数之和为20，可解得y=6，即Y为C元素，则Z为Si元素，W为P元素．
（1）相对分子质量为28的Y的氢化物为SiH₄，为共价化合物，据此写出电子式；
（2）W的一种单质溶于足量浓硝酸，反应后变为+5价，而由于反应过程转移电子物质的量是该单质的20倍．故此单质为P₄，据此写出化学方程式．

解答 解：根据X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的位置关系可知，X、Y在第二周期，Z、W在第三周期．
I．由于Y在第二周期，且Y元素原子的最外层电子数是电子层数的3倍，故Y的核外电子排布为2，6，故为O元素，则X为N元素，Z为S元素，W为Cl元素．
（1）W为氯元素，核内有17个质子，核外有17个电子，故其结构示意图为，故答案为：；
（2）元素的非金属性越强，则最高价氧化物的水化物的酸性越强，而由于非金属性Cl强于S，故酸性HClO₄＞H₂SO₄，故答案为：HClO₄＞H₂SO₄；
（3）白磷（P₄）在氯气体中燃烧可生成液态丙分子即PCl₃，也可生成固态丁分子即PCl₅，PCl₃是共价化合物，结构式为；
白磷固体和氯气反应，生成1molPCl₃时，根据图示可知，反应放热aKJ，故热化学方程式为$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-akJ/mol   ①；
而已知1mol白磷固体和氯气反应，生成固态丁PCl₅时，放热bkJ，即热化学方程式为：$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{5}{2}$Cl₂（g）=PCl₅（s）△H=-$\frac{1}{4}$bkJ/mol   ②．
根据盖斯定律，将（①-②）可得：PCl₅（s）=Cl₂（g）+PCl₃（l）△H=（$\frac{1}{4}$b-a）KJ/mol．
故答案为：；$\frac{1}{4}$P₄（s）+$\frac{3}{2}$Cl₂（g）=PCl₃（l）△H=-akJ/mol；（$\frac{1}{4}$b-a）KJ/mol；
II．设Y的核外电子数为y个，则Z为（y+8），根据若Y和Z的核外电子数之和为20，有：y+y+8=20，可解得y=6，即Y为C元素，则Z为Si元素，W为P元素．
（1）相对分子质量为28的Y的氢化物为C₂H₄，即为乙烯，为共价化合物，故电子式为：，故答案为：；
（2）W的一种单质溶于足量浓硝酸，反应后变为+5价，即生成H₃PO₄，而硝酸被还原为NO₂，而由于反应过程中转移电子物质的量是该单质的20倍．故此单质为P₄，故化学方程式为：P₄+20HNO₃（浓）=20NO₂↑+4H₃PO₄+4H₂O，故答案为：P₄+20HNO₃（浓）=20NO₂↑+4H₃PO₄+4H₂O；

点评 本题考查了元素的推导和结构式、电子式的书写以及化学方程式、热化学方程式的书写，难度不大，应注意的是盖斯定律的应用．