Question

6．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相對位置如圖所示．請回答下列問題：
（1）W在周期表中的位置是第三周期IVA族，Y、Z的離子半徑由大到小的順序為O^2-＞Al³⁺（用元素符號表示）；由X與氫元素組成四原子化合物的電子式為．
（2）下列說法正確的是cd．
a．XY₂和WY₂都能溶于水生成對應的酸
b．Q的含氧酸的酸性比X的含氧酸的酸性強
c．X的最簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性大于W的最簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性
d．由NaOH溶液分別滴入MgQ₂、ZQ₃溶液中的反應現(xiàn)象可比較Mg和Z金屬性的強弱
（3）自來水廠常用QY₂對飲用水進行消毒，處理后的水中要求QY₂的濃度在0.10～0.80mg•L^-1之間．碘量法可以檢測水中QY₂的濃度，步驟如下：
操作Ⅰ：取一定體積的水樣，加入一定量的碘化鉀，再用NaOH溶液調至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍．
操作Ⅱ：再加入一定量的Na₂S₂O₃溶液．（已知：2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-）
操作Ⅲ：然后再加硫酸調節(jié)水樣pH至1～3．
操作時，不同pH環(huán)境中Q元素粒子種類及化合價如圖所示：

①操作Ⅰ中反應的離子方程式是2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂．
②確定操作Ⅱ完全反應的現(xiàn)象是藍色恰好消失．
③在操作Ⅲ過程中，溶液又呈藍色，反應的離子方程式是ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．
④若水樣的體積為1.0L，在操作Ⅱ中消耗了1.0×10^-3 mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10mL，則水樣中QY₂的濃度是0.68mg•L^-1（精確到0.01）．

Answer 1

分析 短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相對位置如圖所示，則X為C元素、Y為O元素、Z為Al元素、W為Si元素、Q為Cl元素，然后結合元素周期律知識解答（1）、（2）；
（3）①用氫氧化鈉溶液調至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO₂，ClO₂將加入的碘化鉀氧化為I₂，自身被還原成ClO₂^-，根據化合價升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發(fā)生反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-；
③由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂與淀粉結合再次出現(xiàn)藍色，根據化合價升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
④根據關系S₂O₃^2-～I^-～ClO₂先計算出ClO₂的物質的量，然后再計算出濃度．

解答 解：短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相對位置如圖所示，則X為C元素、Y為O元素、Z為Al元素、W為Si元素、Q為Cl元素
（1）W為Si元素，原子序數(shù)為14，在周期表中位于第三周期IVA族；Y、Z的離子分別為氧離子、鋁離子，都含有2個電子層，鋁離子的核電荷數(shù)較大，則鋁離子半徑較小，則離子半徑由大到小的順序為：O^2-＞Al³⁺；由X與氫元素組成四原子化合物為乙炔，乙炔為共價化合物，其電子式為，
故答案為：第三周期IVA族；  O^2-＞Al³⁺；；
（2）a．XY₂和WY₂分別為CO₂和SiO₂，二氧化碳溶于水生成碳酸，但是二氧化硅不溶于水，故a錯誤；
b．沒有指出最高價，則Q的含氧酸的酸性不一定比X的含氧酸的酸性強，故b錯誤；
c．X的最簡單氣態(tài)氫化物為甲烷，W的最簡單氣態(tài)氫化物為硅烷，非金屬性C大于Si，則甲烷的穩(wěn)定性大于硅烷，故c正確；
d．由NaOH溶液分別滴入MgCl₂、AlCl₃溶液中，氫氧化鈉過量時氫氧化鎂不溶解，而氫氧化鋁溶解，證明氫氧化鎂的堿性大于氫氧化鋁，則Mg的金屬性大于Al，故d正確；
故答案為：c d；
（3）①用氫氧化鈉溶液調至中性，由圖知，此條件下粒子種類為 ClO₂，ClO₂將加入的碘化鉀氧化為I₂，自身被還原成ClO₂^-，離子方程式為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂，
故答案為：2ClO₂+2I^-=2ClO₂^-+I₂；
②加入一定量 Na₂S₂O₃ 溶液，發(fā)生反應2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，使I₂還原為I^-，故藍色會消失，
故答案為：藍色消失，半分鐘內不變色；
③由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂，反應的離子方程式為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
④S₂O₃^2-～I^-～ClO₂               
                       1                  1
  1.0×10^-3 mol/L×0.01L       1.0×10^-5mol
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=1.0×10^-5mol×67.5×10³mg•mol^-1=0.675mg，
由于水樣為 1L，所以 ClO₂ 的濃度為$\frac{0.675mg}{1L}$=0.675 mg•L^-1≈0.68mg•L^-1，
故答案為：0.68．

點評 本題考查了位置、結構與性質的關系、含量測定實驗，題目難度中等，明確原子結構與元素周期律、元素周期表的關系為解答關鍵，④為易錯點，注意計算結構必須精確到0.01，試題培養(yǎng)了學生的分析能力、邏輯推理能力及化學計算能力．