Question

8．短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置如图所示，其中W的氧化物是形成酸雨的主要物质之一．

X
Z		W	Y

（1）写出W的原子结构示意图：．
（2）已知：
①X（s）+O₂（g）=XO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242.0kJ•mol^-1
③XH₄（g）+2O₂（g）=XO₂（g）+2H₂O（g）△H=-802.0kJ•mol^-1
则XH₄气体分解成氢气和X固体的热化学方程式为CH₄（g）=2H₂（g）+C（s）△H=+75.5kJ/mol．
（3）ZO是由单质X和ZO₂反应制取单质Z的中间产物（空气中极不稳定）．隔绝空气时，ZO与NaOH溶液反应（产物含有一种固体单质和一种钠盐）的化学方程式为2SiO+2NaOH=Si+Na₂SiO₃+H₂O．
（4）元素Y的Ca盐和H₂为原料，反应产物只有甲和乙两种且均为化合物．研究发现：化合物甲的组成中钙、元素Y的质量分数分别为52.29%、46.41%；化合物乙的水溶液显酸性．则乙的化学式为HCl；甲与水反应可得H₂，其化学方程式是：2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑．
（5）将W的气态氢化物通入一定量的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，生成气体与HCl的物质的量的关系如图所示（忽略气体的溶解和HCl的挥发）．
①O点溶液中所含溶质的化学式为NaOH、Na₂S．
②a点溶液中，c（Na⁺）：c（Cl^-）=5：3．

Answer 1

分析 其中W的氧化物是形成酸雨的主要物质之一，则W为S，结合短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置图可知，X是C元素，Z是Si元素，Y是Cl元素．
（1）S的原子核内有16个质子，核外有16个电子；
（2）根据盖斯定律，③-2×②-①可得所求热化学方程式，所以△H=-802.0 kJ•mol^-1-2×（-242.0 kJ•mol^-1）-（-393.5 kJ•mol^-1）=+75.5kJ/mol，以此书写热化学方程式；
（3）SiO中Si为+2价，与氢氧化钠溶液反应生成一种固体和一种钠盐，则该固体只能是Si，说明Si元素的化合价降低，同时升高到+4价，所以产物中有硅酸钠，根据元素守恒，产物中有水生成；
（4）化合物甲的组成中钙、元素Y的质量分数分别为52.29%、46.41%，则Ca、Cl的原子个数比是52.29/40：46.41/35.5=1：1，根据化合价代数和为0的原则，说明甲中还含有H元素，所以甲的化学式是CaHCl；化合物乙的水溶液显酸性，则乙只能是HCl；甲与水反应生成氢气，根据元素守恒，产物中还有氢氧化钙、氯化钙；（5）①根据图象，加入盐酸后未立即产生气体，说明溶液中存在氢氧化钠，盐酸先与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，所以硫化氢与过量的氢氧化钠溶液反应，生成硫化钠和水，同时溶液中存在氢氧化钠；
②a点加入3mol氢氧化钠时开始产生硫化氢气体，此时3molHCl与氧化钠反应生成3mol氯化钠和水，所以溶液中的氯离子的物质的量是3mol，加入5mol氢氧化钠时气体物质的量不再增加，此时溶液为氯化钠溶液，说明钠离子的物质的量是5mol．

解答 解：W的氧化物是形成酸雨的主要物质之一，二氧化硫是形成酸雨的成分之一，所以W是S元素；则X是C元素，Z是Si元素，Y是Cl元素．
（1）S的原子核内有16个质子，核外有16个电子，所以原子结构示意图为，故答案为：；
（2）根据盖斯定律，③-2×②-①可得所求热化学方程式，所以△H=-802.0 kJ•mol^-1-2×（-242.0 kJ•mol^-1）-（-393.5 kJ•mol^-1）=+75.5kJ/mol，所以所求热化学方程式为CH₄（g）=2H₂（g）+C（s）△H=+75.5kJ/mol，故答案为：CH₄（g）=2H₂（g）+C（s）△H=+75.5kJ/mol；
（3）SiO中Si为+2价，与氢氧化钠溶液反应生成一种固体和一种钠盐，则该固体只能是Si，说明Si元素的化合价降低，同时升高到+4价，所以产物中有硅酸钠，根据元素守恒，产物中有水生成，所以化学方程式为2SiO+2NaOH=Si+Na₂SiO₃+H₂O，故答案为：2SiO+2NaOH=Si+Na₂SiO₃+H₂O；
（4）化合物甲的组成中钙、元素Y的质量分数分别为52.29%、46.41%，则Ca、Cl的原子个数比是52.29/40：46.41/35.5=1：1，根据化合价代数和为0的原则，说明甲中还含有H元素，所以甲的化学式是CaHCl；化合物乙的水溶液显酸性，则乙只能是HCl；甲与水反应生成氢气，根据元素守恒，产物中还有氢氧化钙、氯化钙，所以化学方程式为2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑，
故答案为：HCl；2CaHCl+2H₂O=CaCl₂+Ca（OH）₂+2H₂↑；
（5）①根据图象，加入盐酸后未立即产生气体，说明溶液中存在氢氧化钠，盐酸先与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，所以硫化氢与过量的氢氧化钠溶液反应，生成硫化钠和水，同时溶液中存在氢氧化钠，所以O点的溶质是NaOH、Na₂S，故答案为：NaOH、Na₂S；
②a点加入3mol氢氧化钠时开始产生硫化氢气体，此时3molHCl与氧化钠反应生成3mol氯化钠和水，所以溶液中的氯离子的物质的量是3mol，加入5mol氢氧化钠时气体物质的量不再增加，此时溶液为氯化钠溶液，说明钠离子的物质的量是5mol，则原溶液中钠离子的物质的量是5mol，所以a点溶液中，c（Na⁺）：c（Cl^-）=5：3．

点评 本题考查元素的推断、元素化合物的性质及图象的分析，综合性较强，注重高频考点的考查，把握元素在周期表的位置、元素化合物知识为解答的关键，注意元素周期律的应用及相关反应原理，有利于分析与推断能力的培养，题目难度不大．