Question

9．X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素．X和R属同族元素；Z和U位于第VII A族；X和Z可形成化合物XZ₄；Q原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃．
完成下列填空：
（1）R原子的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p²；X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HNO₃；Z的氢化物的水溶液可用于雕刻玻璃；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是Si＞Mg＞Cl₂．
（2）CuSO₄能用作T₄中毒的解毒剂，反应可生成T的最高价含氧酸和铜，该反应的化学方程式是10CuSO₄+P₄+16H₂O→4H₃PO₄+10Cu+10H₂SO₄．
在pH为4～5的环境中，Cu²⁺、Fe²⁺不生成沉淀，而Fe³⁺几乎完全沉淀．工业上制CuCl₂是将浓盐酸用蒸汽加热到80℃左右，再慢慢加入粗氧化铜（含FeO），充分搅拌使之溶解．
（3）除去该溶液中杂质离子的方法是在溶液中通入Cl₂，再加入CuO粉末调节pH为4～5．
碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：

化学键	C-C	C-H	Si-Si	Si-H
键能（KJ/mol）	356	413	226	318

（4）硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能小于烷烃分子中C-C键和C-H键的键能，稳定性差，易断裂，导致长链硅烷难以形成．
第三周期部分元素氟化物的熔点如下：

氟化物	NaF	MgF2	SiF4
熔点/K	1266	1534	183

（5）表中三种氟化物熔点差异的原因是NaF与MgF₂为离子晶体，而SiF₄为分子晶体，所以NaF与MgF₂远比SiF₄熔点要高；又因为Mg²⁺的半径小于Na⁺的半径，所以MgF₂中离子键的强度大于NaF中离子键的强度，故MgF₂的熔点高于NaF．

Answer 1

分析 X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素；Z和U位于第ⅦA族，则Z为F元素，U为Cl；Q基态原子的s轨道和P轨道的电子总数相等，原子序数大于F，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²，故Q为Mg；X和Z可形成化合物XZ₄，X元素表现+4价，原子序数小于F元素，故X为C元素；X和R属同族元素，则R为Si；T的一种单质在空气中能够自燃，原子序数介于Si与Cl之间，故T为P元素，据此解答．

解答 解：X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素；Z和U位于第ⅦA族，则Z为F元素，U为Cl；Q基态原子的s轨道和P轨道的电子总数相等，原子序数大于F，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²，故Q为Mg；X和Z可形成化合物XZ₄，X元素表现+4价，原子序数小于F元素，故X为C元素；X和R属同族元素，则R为Si；T的一种单质在空气中能够自燃，原子序数介于Si与Cl之间，故T为P元素，
（1）R为Si元素，基态原子的电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p²，X为C，所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HNO₃，Z为F元素，氢化物的水溶液可与二氧化硅反应，可用于雕刻玻璃，Si为原子晶体，Mg为金属晶体，氯气晶体为分子晶体，熔点由高到低的排列顺序是Si＞Mg＞Cl₂，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p²；HNO₃；雕刻玻璃；Si＞Mg＞Cl₂；
（2）CuSO₄溶液能用作P₄中毒的解毒剂，反应生成磷酸和铜，该反应的化学方程式是：P₄+10CuSO₄+16H₂O=10Cu+4H₃PO₄+10H₂SO₄，
故答案为：10CuSO₄+P₄+16H₂O→4H₃PO₄+10Cu+10H₂SO₄；
（3）在pH为4～5的环境中，Cu²⁺、Fe²⁺不生成沉淀，而Fe³⁺几乎完全沉淀，要除去溶液中的Fe²⁺离子，应先加入适当的氧化剂氯气，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，然后加入适当CuO粉末调节溶液pH，以除去Fe³⁺，
故答案为：在溶液中通入Cl₂，再加入CuO粉末调节pH为4～5；
（4）由表中数据可知，C-C键和C-H键较强，所形成的烷烃稳定．而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成，
故答案为：硅烷中的Si-Si键和Si-H键的键能小于烷烃分子中C-C键和C-H键的键能，稳定性差，易断裂，导致长链硅烷难以形成；
（5）NaF与 MgF₂为离子晶体，SiF₄为分子晶体，离子晶体熔点比分子晶体熔点高，故SiF₄的熔点低，影响离子晶体熔点高低的因素为离子半径和电荷，Mg²⁺的半径比Na⁺的半径小，MgF₂中离子键更强，熔点更高，
故答案为：NaF与MgF₂为离子晶体，而SiF₄为分子晶体，所以NaF与MgF₂远比SiF₄熔点要高；又因为Mg²⁺的半径小于Na⁺的半径，所以MgF₂中离子键的强度大于NaF中离子键的强度，故MgF₂的熔点高于NaF．

点评 本题考查较为综合，多角度考查原子结构与元素周期律知识，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，根据最外层电子数及原子序数的关系确定元素是解题的关键，注意整体把握元素周期表的结构，难度中等．