Question

3．有X、Y、Z、R四种短周期主族元素，Y、Z、R同周期．相关信息如下：

	相关信息
X	单质为双原子分子．若低温蒸发液态空气，因其沸点较低可先获得X的单质
Y	含Y元素的物质焰色反应为黄色
Z	同周期元素中原子半径最小
R	R元素原子的最外层电子数是K层电子数的3倍

I．（1）Z元素在周期表的位置是第三周期第ⅦA族，Y、Z、R简单离子的半径从大到小的顺序是S^2-＞Cl^-＞Na⁺（用离子符号表示）；
（2）由X、Z两种元素组成的化合物甲，常温下为易挥发的淡黄色液体，甲分子构型为三角锥形，且分子里X、Z两种原子最外层均达到8个电子的稳定结构．甲遇水可形成一种常见的漂白性物质．则甲的结构式为；
（3）化合物乙（Y₂R）溶液在空气中长期放置，与氧气反应会生成与过氧化钠的结构和化学性质相似的物质Y₂R₂，其溶液显黄色．则Y₂R₂的电子式为，写出乙溶液在空气中变质生成Y₂R₂的化学方程式4Na₂S+O₂+2H₂O═4NaOH+2Na₂S₂．
II．元素X与氢可形成多种化合物，如丙、丁、戊．
（4）丙为一元弱酸，酸性与醋酸类似，对热十分稳定但受撞击就爆炸．8.6g丙爆炸分解生成H₂和6.72L（标况下）X₂．写出其爆炸的化学方程式2HN₃=3N₂+H₂ ；
（5）丁为离子化合物，遇水反应生成H₂和气体戊，标况下戊的密度为0.76g•L^-1，则物质丁的化学式为NH₄H；
（6）戊在高温条件下能还原Fe₂O₃，生成两种单质，写出该反应的化学方程式2NH₃+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$N₂+2Fe+3H₂O，有人提出生成的产物中可能还有FeO，请设计实验方案验证（用化学方法）取固体生成物a g与足量盐酸反应，测定生成气体标况的体积为V L，若V＜$\frac{a}{56}$，则含FeO，反之则无；或者取一定质量固体生成物与足量H₂（或CO）共热充分反应，若质量减少则含FeO，反之则无．

Answer 1

分析 I．X、Y、Z、R四种元素均为短周期元素，含Y元素的物质焰色反应为黄色，则Y为Na；X单质为双原子分子，若低温蒸发液态空气，因其沸点较低可先获得X的单质，则X为N元素；Z是同周期元素中原子半径最小，且Y、Z、R同周期，则Z为Cl，R元素原子的最外层电子数是K层电子数的3倍，则R为S元素；
II．X为N元素，元素X与氢可形成多种化合物，如丙、丁、戊，丙与醋酸类似，为一元弱酸，设丙的分子式为HN_m，HN_m分解的方程式为2HN_m=H₂+mN₂，8.6gHN_m爆炸分解生成H₂和6.72L（标况下）N₂，氮气为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，则2：m=$\frac{8.6}{1+14m}$：0.3，解得m=3，所以丙为HN₃，丁为离子化合物，遇水反应生成H₂和气体戊，标况下戊的密度为0.76g•L^-1，则戊的相对分子质量为0.76×22.4=17，所以戊为氨气，则丁为NH₄H．

解答 解：I．X、Y、Z、R四种元素均为短周期元素，含Y元素的物质焰色反应为黄色，则Y为Na；X单质为双原子分子，若低温蒸发液态空气，因其沸点较低可先获得X的单质，则X为N元素；Z是同周期元素中原子半径最小，且Y、Z、R同周期，则Z为Cl，R元素原子的最外层电子数是K层电子数的3倍，则R为S元素．
（1）Z为Cl，Z元素在周期表的位置是第三周期第ⅦA族，离子电子层数越多，离子半径越大，电子层结构相同时，核电荷数越多，离子半径越小，所以Y、Z、R简单离子的半径从大到小的顺序是 S^2-＞Cl^-＞Na⁺，
故答案为：第三周期第ⅦA族； S^2-＞Cl^-＞Na⁺；
（2）由N、Cl两种元素组成的化合物甲，常温下为易挥发的淡黄色液体，甲分子构型为三角锥形，且分子里N、Cl两种原子最外层均达到8个电子的稳定结构，则N、Cl个数比应为1：3，甲遇水蒸气可形成一种常见的漂白性物质应为次氯酸，所以在甲中氯显+1价，所以甲的结构式为，
故答案为：；
（3）化合物乙为Na₂S溶液在空气中长期放置，与氧气反应会生成Na₂S₂，则Na₂S₂的电子式为，Na₂S溶液在空气中变质过程的化学方程式为4Na₂S+O₂+2H₂O═4NaOH+2Na₂S₂，
故答案为：；4Na₂S+O₂+2H₂O═4NaOH+2Na₂S₂；
II．X为N元素，元素X与氢可形成多种化合物，如丙、丁、戊，
（4）丙与醋酸类似，为一元弱酸，设丙的分子式为HN_m，HN_m分解的方程式为2HN_m=H₂+mN₂，8.6gHN_m爆炸分解生成H₂和6.72L（标况下）N₂，氮气为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，则2：m=$\frac{8.6}{1+14m}$：0.3，解得m=3，所以丙为HN₃，反应方程式为：2HN₃=3N₂+H₂ ，
故答案为：2HN₃=3N₂+H₂ ；
（5）丁为离子化合物，遇水反应生成H₂和气体戊，标况下戊的密度为0.76g•L^-1，则戊的相对分子质量为0.76×22.4=17，所以戊为氨气，则丁为NH₄H，
故答案为：NH₄H；
（6）氨气在高温条件下能还原Fe₂O₃，生成氮气和铁，反应方程式为2NH₃+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$N₂+2Fe+3H₂O；
要证明生成物中是否有FeO，可以通过定量计算的方法确定，具体操作为：取固体生成物a g与足量盐酸反应，测定生成气体标况的体积为V L，若V＜$\frac{a}{56}$，则含FeO，反之则无；或者取一定质量固体生成物与足量H₂（或CO）共热充分反应，若质量减少则含FeO，反之则无，
故答案为：2NH₃+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$N₂+2Fe+3H₂O；取固体生成物a g与足量盐酸反应，测定生成气体标况的体积为V L，若V＜$\frac{a}{56}$，则含FeO，反之则无；或者取一定质量固体生成物与足量H₂（或CO）共热充分反应，若质量减少则含FeO，反之则无．

点评 本题考查元素化合物推断，推断元素是解题关键，II中根据计算确定化合物组成和通过定量实验进行物质成分检验为本题的难点．