Question

已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它們的核電荷數依次增大．其中X、Y、Z是同周期的非金屬元素．W的三價陽離子與Z的陰離子具有相同的電子層結構，它們相互形成的化合物中存在離子鍵；XZ₂為非極性分子；Y、Z 氫化物的沸點比它們同族其他元素氫化物的沸點高；Q在同周期元素中原子半徑最小．

回答下列問題：

（1）寫出化合物XZ₂的電子式　　，其晶體類型為　　．

（2）Y、Z 氫化物的沸點比它們同族元素氫化物的沸點高的原因是　　．

（3）將少量YZ₂通入過量小蘇打溶液中，再使逸出的氣體通過裝有足量過氧化鈉顆粒的干燥管，最后收集到的氣體是　　．

（4）某溫度下，在2L密閉容器中投入0.2mol H₂和0.2mol XZ₂，發(fā)生如下反應：H₂+XZ₂⇌H₂Z+XZ 測得平衡時，XZ₂的轉化率為60%，則該溫度下的平衡常數為　　．

（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型的高效氧化劑和消毒劑，常用于飲用水處理．工業(yè)生產高鐵酸鉀的方法為：①常溫下先將Q的單質通入氫氧化鈉溶液中制得含Q元素的一種含氧酸鹽；②再將其與氫氧化鈉溶液混合氧化硝酸鐵，得到高鐵酸鈉粗產品；③過濾后用氫氧化鉀溶液溶解，重結晶，再經過脫堿、洗滌、干燥處理，得到高鐵酸鉀．寫出②中發(fā)生反應的離子方程式　，第③步中高鐵酸鈉能夠轉化為高鐵酸鉀的原因是　．

Answer 1

【考點】原子結構與元素的性質；化學平衡的計算．

【專題】元素周期律與元素周期表專題；化學平衡專題．

【分析】已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它們的核電荷數依次增大．W的三價陽離子與Z的陰離子具有相同的電子層結構，則W為Al元素；Q原子序數等于W，Q在同周期元素中原子半徑最小，則Q為Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金屬元素，處于第二周期，XZ₂為非極性分子，應是CO₂，則X為碳元素、Y為氮元素，Z為氧元素．陽離子含有10個電子，與鋁離子電子數相同，氧化鋁是離子化合物，氨氣、水分子間存在氫鍵，沸點高于同族其他元素氫化物的沸點，驗證符合，據此解答．

【解答】已知X、Y、Z、W、Q都是周期表中短周期的元素，它們的核電荷數依次增大．W的三價陽離子與Z的陰離子具有相同的電子層結構，則W為Al元素；Q原子序數等于W，Q在同周期元素中原子半徑最小，則Q為Cl元素；X、Y、Z是同周期的非金屬元素，處于第二周期，XZ₂為非極性分子，應是CO₂，則X為碳元素、Y為氮元素，Z為氧元素．陽離子含有10個電子，與鋁離子電子數相同，氧化鋁是離子化合物，氨氣、水分子間存在氫鍵，沸點高于同族其他元素氫化物的沸點，驗證符合，

（1）XZ₂是CO₂，碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對，電子式為，其晶體類型屬于分子晶體，

故答案為：；分子晶體；

（2）氨氣分子之間、水分子之間都存在氫鍵，沸點高于同族其他元素氫化物的沸點，

故答案為：氨氣分子之間、水分子之間都存在氫鍵；

（3）將少量NO₂通入過量小蘇打溶液中，先與水反應生成硝酸、NO，硝酸與小蘇打反應生成二氧化碳，NO、二氧化碳的體積之比為1：2，二氧化碳與過氧化鈉反應生成氧氣，氧氣與NO為1：1，二者反應生成二氧化氮，氧氣有剩余，故最后收集到的氣體是二氧化氮、氧氣，

故答案為：二氧化氮、氧氣；

（4）某溫度下，在2L密閉容器中投入0.2mol H₂和0.2mol CO₂，發(fā)生如下反應：H₂+CO₂⇌H₂O+CO 測得平衡時，CO₂的轉化率為60%，則參加反應的二氧化碳為0.2mol×60%=0.12mol，則：

           H₂（g）+CO₂（g）⇌H₂O（g）+CO （g），

開始（mol）：0.2     0.2      0       0

變化（mol）：0.12    0.12    0.12    0.12

平衡（mol）：0.08    0.08    0.12    0.12

反應氣體氣體體積不變，用物質的量代替濃度計算平衡常數，故k==2.25，

故答案為：2.25；

（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種新型的高效氧化劑和消毒劑，常用于飲用水處理．工業(yè)生產高鐵酸鉀的方法為：①常溫下先將氯氣通入氫氧化鈉溶液中制得含Cl元素的一種含氧酸鹽，該鹽為NaClO，

②再將其與氫氧化鈉溶液混合氧化硝酸鐵，得到高鐵酸鈉粗產品，同時生成氯化鈉、水，反應離子方程式為：

3ClO^﹣+2Fe³⁺+10OH^﹣=2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O，

③由于高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小，過濾后用氫氧化鉀溶液溶解，重結晶，再經過脫堿、洗滌、干燥處理，得到高鐵酸鉀，

故答案為：3ClO^﹣+2Fe³⁺+10OH^﹣=2FeO₄^2﹣+3Cl^﹣+5H₂O；高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度�。�

【點評】本題綜合性較大，涉及結構性質位置關系、常用化學用語、化學平衡及平衡常數的有關計算、氧化還原反應、物質的分離提純等，難度中等，是對學生綜合能力的考查，推斷元素是解題的關鍵．