Question

18．X、Y、Z、W为四种短周期元素，其中Y元素原子核外最外层电子数是其电子层数的3倍，它们在周期表中的相对位置如表所示：

X	Y
	Z	W

请回答下列问题：
（1）W位于周期表中第三周期，第ⅦA族；
（2）X可形成双原子分子，其分子的电子式是；Y和氢元素形成的10电子微粒中常见+1价阳离子为H₃O⁺（填化学式，下同）；Z和氢元素形成的18电子微粒中常见的-1价阴离子的水解方程式HS^-+H₂O?H₂S+OH^-．
（3）工业上将干燥的W单质通入熔融的Z单质中可制得化合物Z₂W₂，该物质可与水反应生成一种能使品红溶液褪色的气体，0.2mol该物质参加反应时转移0.3mol电子，其中只有一种元素化合价发生改变，写出Z₂W₂与水反应的化学方程式2S₂Cl₂+2H₂O═3S↓+SO₂↑+4HCl．
（4）将0.20molZY₂和0.10molO₂充入一个固定容积为5L的密闭容器中，在一定温度并有催化剂存在下，进行反应，经半分钟达到平衡，测得溶液中含YZ₃0.18mol，则v（O₂）=0.036mol/（L•min）；若温度不变，继续通入0.20molYZ₂和0.10molO₂，则平衡向正反应方向移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”），再次达到平衡后，0.36mol＜n（YZ₃）＜0.40mol．

Answer 1

分析 由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期，Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，最外层电子数为6，故Y为O元素，可推知X为N元素、Z为S元素、W为Cl．
（1）主族元素的周期数等于其电子层数，族序数等于其最外层电子数；
（2）X为N元素，形成的双原子分子为N₂，Y为O元素，和氢元素形成的10电子微粒中常见的+1价阳离子为H₃O⁺；Z为S元素，和氢元素形成的18电子微粒中常见的-1价阴离子为HS^-，据此解答；
（3）W为Cl，Z为S元素，工业上将干燥的W单质通入熔融的Z单质中可制得化合物Z₂W₂，为S₂Cl₂，该物质可与水反应生成一种能使品红溶液褪色的气体，该气体为SO₂，根据氧化还原反应原理书写方程式；
（4）化学反应速率的定义求出氧气的速率；根据影响化学平衡的因素来判断平衡移动方向，利用极限法求出再次达平衡后n（SO₃）的范围．

解答 解：（1）由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期，Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，最外层电子数为6，故Y为O元素，可推知X为N元素、Z为S元素、W为Cl元素，电子数为17，核外各电子层电子数为2、8、7，其原子基态时的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，所以位于周期表中第三周期第ⅦA族，
故答案为：三；ⅦA；
（2）X为N元素，形成的双原子分子为N₂，其电子式是；Y为O元素，和氢元素形成的10电子微粒中常见的+1价阳离子为H₃O⁺；Z为S元素，和氢元素形成的18电子微粒中常见的-1价阴离子为HS^-，其水解方程式为：HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，
故答案为：；H₃O⁺；HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；
（3）化合物S₂Cl₂可与水反应生成一种能使品红溶液褪色的气体，该气体为SO₂，0.2mol该物质参加反应时转移0.3mol电子，其中只有一种元素化合价发生改变，故S元素化合价降低，转移0.3mol电子生成二氧化硫为0.1mol，故有0.3molS原子发生还原反应，根据电子转移守恒可知S元素在还原产物中的化合价为0，故生成S，同时生成HCl，该反应的化学方程式为：2S₂Cl₂+2H₂O═3S↓+SO₂↑+4HCl，
故答案为：2S₂Cl₂+2H₂O═3S↓+SO₂↑+4HCl；
（4）达到平衡时生成0.18molSO₃，则：
                      2SO₂ +O₂ ?2SO₃
反应前（mol） 0.20   0.10       0
变化（mol） 0.18      0.09        0.18
平衡时（mol） 0.02    0.01     0.18
v（O₂）=$\frac{0.09mol}{5L•0.5min}$=0.036mol•L^-1•min^-1；
继续通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，容器内压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动；
用极限法求出n（SO₃）的范围，
假设平衡不移动，此时n（SO₃）=0.18×2=0.36mol，
假设0.40molSO₂完全生成SO₃，根据化学方程式 2SO₂ +O₂ ?2SO₃
可知n（SO₃）=0.4mol，
所以再次达到平衡时，0.36mol＜n（SO₃）＜0.40mol，
故答案为：0.036； 向正反应方向；0.36；0.40．

点评 本题考查结构性质位置关系应用、化学反应速率、化学平衡状态的判断、化学平衡的影响因素等，推断元素是解题关键，侧重对化学用语的考查，较好的考查学生运用知识分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．