题目

题型：不详难度：来源：

I．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置如图所示，其中Y所处的周期序数与族序数相等。按要求回答下列问题：

（1）写出X的原子结构示意图_______________。
（2）列举一个事实说明W非金属性强于Z: _______________(用化学方程式表示)。
（3）含Y的某种盐常用作净水剂，其净水原理是__________(用离子方程式表示)。
II．运用所学化学原理，解决下列问题：
（4）已知：Si+2NaOH+H₂O＝Na₂SiO₃+2H₂。某同学利用单质硅和铁为电极材料设计原电池(NaOH为电解质溶液)，该原电池负极的电极反应式为_________________。
（5）已知：①C(s)+ O₂(g)＝CO₂(g) H＝a kJ· mol^-1；②CO₂(g) +C(s)＝2CO(g) H＝b kJ· mol^-1；③Si(s)+ O₂(g)＝SiO₂(s) H＝c kJ· mol^-1。工业上生产粗硅的热化学方程式为____________。
（6）已知：CO(g)+H₂O(g)H₂(g) + CO₂(g)。右表为该反应在不同温度时的平衡常数。则：该反应的H________0(填“＜”或“＞”)；500℃时进行该反应，且CO和H₂O起始浓度相等，CO平衡转化率为_________。

答案

（1）（2分）（2）2HClO₄+Na₂SiO₃＝2NaClO₄+H₂SiO₃↓（3分）
（3）Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺（2分）（4）Si-4e^-+6OH^-＝SiO₃^2-+3H₂O（3分）
（5）2C(s)+SiO₂(s)＝Si(s)+2CO(g) △H=(a+b-c)kJ·mol^-1（3分） （6）＜（1分）   75％（3分）

解析

试题分析：根据短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置可知，X位于第二周期，Y、Z、W位于第三周期。其中Y所处的周期序数与族序数相等，所以Y是第三周期第ⅢA族元素，即Y是铝，则Z是Si，X是N，W是Cl。
（1）氮元素的原子序数是7，则氮元素的原子结构示意图为。
（2）判断非金属性强弱的一般规律是：①由元素原子的氧化性判断：一般情况下，氧化性越强，对应非金属性越强。②由单质和酸或者和水的反应程度判断：反应越剧烈，非金属性越强。③由对应氢化物的稳定性判断：氢化物越稳定，非金属性越强。④由和氢气化合的难易程度判断：化合越容易，非金属性越强。⑤由最高价氧化物对应水化物的酸性来判断：酸性越强，非金属越强。（除氟元素之外）。⑥由对应阴离子的还原性判断：还原性越强，对应非金属性越弱。⑦由置换反应判断：强置弱。〔若依据置换反应来说明元素的非金属性强弱，则非金属单质应做氧化剂，非金属单质做还原剂的置换反应不能作为比较非金属性强弱的依据〕。⑧按元素周期律，同周期元素由左到右，随核电荷数的增加，非金属性增强；同主族元素由上到下，随核电荷数的增加，非金属性减弱。⑨非金属单质与具有可变价金属的反应。能生成高价金属化合物的，其非金属性强。因此可以根据高氯酸能制备硅酸来验证W非金属性强于Z，反应的化学方程式为2HClO₄+Na₂SiO₃＝2NaClO₄+H₂SiO₃↓。
（3）明矾溶于水电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，因此明矾可以作净水剂，反应的离子方程式为Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺。
（4）原电池中负极失去电子，发生氧化反应。所以根据反应式Si+2NaOH+H₂O＝Na₂SiO₃+2H₂可知，如果利用单质硅和铁为电极材料设计原电池(NaOH为电解质溶液)，则硅是负极，因此该原电池负极的电极反应式为Si-4e^-+6OH^-＝SiO₃^2-+3H₂O。
（5）已知：①C(s)+ O₂(g)＝CO₂(g) △H＝a kJ· mol^-1；②CO₂(g) +C(s)＝2CO(g) △H＝b kJ· mol^-1；③Si(s)+ O₂(g)＝SiO₂(s) △H＝c kJ· mol^-1，则根据盖斯定律可知①+②-③即得到工业上生产粗硅的热化学方程式，即为2C(s)+SiO₂(s)＝Si(s)+2CO(g) △H＝(a+b-c)kJ·mol^-1。
（6）根据表中数据可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐减小。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应，即△H＜0；设CO和H₂O起始浓度分别为a，则
CO(g)+H₂O(g)H₂(g) + CO₂(g)
起始浓度    a      a          0        0
转化浓度    b      b          b        b
平衡浓度  a－b    a－b        b        b
所以根据平衡常数表达式可知＝9
解得b＝a
所以CO平衡转化率为×100%＝75%