Question

5．H、N、O、P、Cr、Fe是元素周期表中六种常见元素．
（1）P位于元素周期表第三周期第ⅤA族；Cr的基态原子价层电子排布式是3d⁵4s¹．O的一种18电子结构氢化物的电子式是．
（2）用“＞”“＜”填空：

电负性	熔沸点	稳定性	酸性
O＞N	NH3＞PH3	Fe2+＜ Fe3+	H3PO4＜HNO3

（3）以铁作阳极，利用电解生成的Fe²⁺而将酸性含铬废水（K₂Cr₂O₇）中的铬元素还原为三价，之后电解沉淀而除去，写出前一步反应的离子方程式：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（4）已知：
3Fe（s）+2O₂（g）=Fe₃O₄（s）△H=-1118.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-438.6kJ/mol，
则3Fe（s）+4H₂O（g）=Fe₃O₄（s）+4H₂（g）的△H=-151.2KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根据P结构示意图为结合主族元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数判断；Cr原子为24号元素，其满足半满和全满的稳定结构，据此书写其基态原子价层电子排布式；O的一种18电子结构氢化物为双氧水，双氧水为共价化合物，氧原子最外层8个电子，分子中存在两个氧氢键，1个氧氧单键；
（2）同周期从左到右元素的非金属性增强，电负性增强；物质的熔沸点与晶体类型有关，分子晶体中存在氢键的熔点大于没有氢键的；二价铁易被氧化成三价铁，所以三价铁比较稳定；元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物的酸性越强；
（3）利用电解生成的Fe²⁺而将酸性含铬废水（K₂Cr₂O₇）中的铬元素还原为三价，本身氧化成Fe³⁺，结合氧化还原反应电子得失守恒配平；
（4）①3Fe （s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-1118.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol，
依据盖斯定律①-②×2书写热化学方程式，标注物质聚集状态和对应焓变．

解答 解：（1）磷为15号元素，其原子结构示意图为，又元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数，所以原子核外有3个电子层，处于第三周期，最外层电子数为5，处于ⅤA族；Cr原子为24号元素，其满足半满和全满的稳定结构，基态原子价层电子排布式为3d⁵4s¹；O的一种18电子结构氢化物为双氧水，双氧水为共价化合物，氧原子最外层8个电子，分子中存在两个氧氢键，1个氧氧单键，双氧水的电子式为，故答案为：三；ⅤA；3d⁵4s¹；；
（2）同周期从左到右元素的非金属性增强，电负性增强，所以电负性O＞N；
物质的熔沸点与晶体类型有关，分子晶体中存在氢键的熔点大于没有氢键的，又氨气分子间存在氢键，所以熔沸点NH₃＞PH₃；
因为二价铁易被氧化成三价铁，所以稳定性：Fe²⁺＜Fe³⁺；
元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性：P＜N，所以酸性：H₃PO₄＜HNO₃；
故答案为：＞；＞；＜；＜；
（3）利用电解生成的Fe²⁺而将酸性含铬废水（K₂Cr₂O₇）中的铬元素还原为三价，本身氧化成Fe³⁺，则离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（4）①3Fe （s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-1118.4kJ•mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ/mol，
依据盖斯定律①-②×2得到：3Fe（s）+4H₂O（g）═Fe₃O₄（s）+4H₂（g）△H=-151.2KJ/mol；
故答案为：-151.2KJ/mol．

点评 本题考查了原子结构的推断及其性质的比较，铬及其化合物的性质、氧化还原反应，热化学方程式书写和盖斯定律计算应用，题目难度中等．