Question

13．X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素，X和Y同主族，Y和W的气态氢化物具有相同的电子数，X元素可以组成M和N两种气态单质，反应M+2I^-+2H⁺═I₂+N+H₂O常作为M的鉴定反应．

（1）M与N的关系为同素异形体．
（2）写出实验室制取W₂的离子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（3）成都七中某化学兴趣小组设计如图所示的实验装置（图中夹持和加热装置略去）．分别探究YX₂和W₂的性质．
①分别通入YX₂和W₂时，在装置A中观察到的现象是否相同？相同（填“相同”或“不相同”）．
若装置D中装的是铁粉，当通入W₂时观察到的现象为产生棕黄色的烟；
若装置D中装的是五氧化二钒（V₂O₅），当通入YX₂时，打开K放入适量的氧气，在D装置中发生反应的化学方程式为2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{△}$2SO₃．
②若装置B中装有5.0mL1.0×10^-3mol/L的碘水，当通入足量的W₂完全反应后，转移了5.0×10^-5mol电子，该反应的化学方程式为5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl．
（4）某同学将足量的YX₂通入一支装有BaCl₂溶液的试管，未见沉淀生成，向该试管中加入适量（填字母）5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl，可以看到白色沉淀产生．
A．氨水   B．稀盐酸   C．稀硝酸   D．CaCl₂
（5）若Y和X组成的负二价阴离子Z，Z中Y和X的质量比为Y：X=4：3，当W₂与含Z的溶液完全反应后，有黄色沉淀生成，取上层清液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，该反应的粒子方程式为S₂O₃^2-+Cl₂+H₂O═SO₄^2-+S↓+2Cl^-+2H⁺．
（6）Y，W两种元素可形成化学式为YW₂，Y₂W₂等化合物，则YW₂的电子式为，Y₂W₂的结构式为Cl-S-S-Cl．

Answer 1

分析 X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素，X元素可以组成M和N两种气态单质，反应M+2I^-+2H⁺═I₂+N+H₂O常作为M的鉴定反应，则M具有强氧化性，应该为臭氧，则N为氧气，则X为O元素，X和Y同主族，则Y为S元素；Y和W的气态氢化物具有相同的电子数，且原子序数W大于Y，则W为Cl元素，
（1）M为臭氧、N为氧气，二者为同种元素形成的不同单质；
（2）W₂为氯气实验室用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气；
（3）①二氧化硫和氯气都能够使品红溶液褪色；铁粉与氯气加热反应生成氯化铁，产生棕黄色的烟；二氧化硫催化氧化生成三氧化硫；
②根据n=cV计算出碘单质的物质的量，再根据注意的电子的物质的量计算出反应后碘元素的化合价，从而得出氧化产物，然后写出该反应的化学方程式；
（4）二氧化硫不与氯化钡反应，但是加入具有氧化性或碱性的试剂后二氧化硫被氧化成硫酸根离子，则会生成白色沉淀，据此进行判断；
（5）根据S和O元素的质量比计算出其物质的量之比，从而得出Z的化学式；Z与氯气反应生成黄色沉淀，该沉淀为S单质；取上层清液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，该生成为硫酸钡，则反应生成了硫酸根离子，据此结合化合价变化相等写出反应的离子方程式；
（6）SCl₂分子中S原子和两个Cl原子共用两对电子，每个Cl原子和S原子共用一对电子，这样所有原子都达到稳定结构；S₂Cl₂分子中各原子最外层均满足8电子稳定结构，电子式为，据此写出其结构简式．

解答 解：X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素，X元素可以组成M和N两种气态单质，反应M+2I^-+2H⁺═I₂+N+H₂O常作为M的鉴定反应，则M具有强氧化性，应该为臭氧，则N为氧气，则X为O元素，X和Y同主族，则Y为S元素；Y和W的气态氢化物具有相同的电子数，且原子序数W大于Y，则W为Cl元素，
（1）根据分析可知，M为O₃、N为O₂，二者都是氧元素形成的不同单质，则二者互为同素异形体，
故答案为：同素异形体；
（2）W₂为Cl₂，实验室制取氯气的离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）①YX₂和W₂分别为SO₂和Cl₂，氯气溶于水生成次氯酸，次氯酸能够漂白品红溶液，二氧化硫也能够漂白溶液，所以分别通入SO₂和Cl₂时，在装置A中观察到的现象相同；
若装置D中装的是铁粉，当通入Cl₂时，铁与氯气加热反应生成氯化铁，会产生棕黄色的烟；
二氧化硫在催化剂存在条件下与氧气反应生成，反应的化学方程式为：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{△}$2SO₃，
故答案为：相同；产生棕黄色的烟；2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;V_{2}O_{5}\;}}{△}$2SO₃；
②若装置B中装有5.0mL1.0×10^-3mol/L的碘水，碘单质的物质的量为：5.0×10^-6mol，当通入足量的Cl₂完全反应后，转移了5.0×10^-5mol电子，则碘元素反应后化合价升高的价数为：$\frac{5×1{0}^{-5}}{5×1{0}^{-6}×2}$=5，则反应后碘元素的化合价为+5价，生成产物为HIO₃，则该反应的化学方程式为：5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl，
故答案为：5Cl₂+I₂+6H₂O═2HIO₃+10HCl；
（4）二氧化硫不与氯化钡反应，则某同学将足量的YX₂通入一支装有BaCl₂溶液的试管，未见沉淀生成，当通入氨气后，二氧化硫与氨气反应生成亚硫酸根离子，亚硫酸根离子与钡离子反应生成亚硫酸钡沉淀；若加入稀硝酸，稀硝酸将二氧化硫氧化成硫酸，硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，所以AC正确，
故答案为：AC；
（5）若S和O组成的负二价阴离子Z，Z中S和O的质量比为Y：X=4：3，二者的物质的量之比为：$\frac{4}{32}$：$\frac{3}{16}$=2：3，则Z为S₂O₃^2-；当Cl₂与含S₂O₃^2-的溶液完全反应后，有黄色沉淀生成，说明生成的S电子；取上层清液加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，说明反应还生成了硫酸根离子，则该反应的粒子方程式为S₂O₃^2-+Cl₂+H₂O═SO₄^2-+S↓+2Cl^-+2H⁺，
故答案为：S₂O₃^2-+Cl₂+H₂O═SO₄^2-+S↓+2Cl^-+2H⁺；
（6）S、Cl两种元素可形成化学式为SCl₂、S₂Cl₂等化合物，SCl₂分子中S原子和两个Cl原子共用两对电子，每个Cl原子和S原子共用一对电子，这样所有原子都达到稳定结构，则SCl₂的电子式为；
S₂Cl₂分子中各原子最外层均满足8电子稳定结构，电子式为，则其结构简式为：Cl-S-S-Cl，
故答案为：；Cl-S-S-Cl．

点评 本题考查了性质实验方案的设计，题目难度中等，涉及常见元素推断、电子式、结构简式、离子方程式、化学方程式的书写、同素异形体的判断及性质实验方案的设计与评价等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用能力．