Question

2．短周期元素X、Y、Z、W、E、Q在元素周期表中的位置如圖所示，其中X、Y、Z三種元素的質子數之和為21．回答下列問題

X	Y	Z	W
	E		Q

（1）（4分）寫出①Q₂Z和②ZW₂分別與水反應的化學方程式：
①Cl₂O+H₂O=2HClO②OF₂+H₂O═2HF+O₂
（2）E元素的一種單質A，分子空間構型為正四面體，鍵角為60°，寫出A（A被氧化成最高價含氧酸）與Y的最高價氧化物對應水化物的濃溶液在加熱條件下反應的化學方程式3P₄+20HNO₃+8H₂O=12H₃PO₄+20NO↑，工業(yè)上使用Ca₃（EO₄）₂、石英砂和焦炭粉在電弧爐中熔燒還原得到A，化學方程式為：2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C$\frac{\underline{\;電弧熔燒\;}}{\;}$P₄+6CaSiO₃+10CO↑．
（3）磷有多種化合物，次磷酸（H₃PO₂，為一元中強酸）和次磷酸鈉（NaH₂PO₂）是化工生產中常用的還原劑．
①化學鍍銀，可利用H₃PO₂把溶液中的Ag⁺還原為銀的反應，已知該反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比為1：4，則氧化產物是H₃PO₄（填化學式）．
②工業(yè)上可用白磷（P₄）與Ba（OH）₂溶液反應生成PH₃和Ba（H₂PO₂）₂．寫出并配平該反應的化學方程式2P₄+3Ba（OH）₂+6H₂O=3Ba（H₂PO₂）₂+2PH₃↑，
如圖是利用電解原理制備H₃PO₂的示意圖；已知電極反應為：
陽極   4OH^--4e→O₂↑+H₂O
陰極   2H⁺+2e→H₂↑）：
分析在陽極室得到H₃PO₂原因：陽極反應中消耗水電離的OH^-，使c（H⁺）增大，H₂PO₂^-通過陰離子交換膜進入陽極室，得到產品．

Answer 1

分析 X、Y、Z三種元素位于相同周期且相鄰，設X的原子序數為n，則Y、Z的原子序數分別為n+1、n+2，則n+n+1+n+2=21，n=6，則X為C元素，Y為N元素，Z為O元素，由W在周期表中的位置可知為F元素，Y與E在同一主族，且E在Y的下一周期，所以E為P元素，W與Q在同一主族，且Q在W的下一周期，所以Q為Cl元素．
（1）Q₂Z為Cl₂O和水反應生成次氯酸，ZW₂為OF₂與水反應生成氫氟酸和氧氣，據此書寫化學方程式；
（2）E元素的一種單質A，分子空間構型為正四面體，鍵角為60°，為白磷，Y的最高價氧化物對應水化物為硝酸，兩者發(fā)生氧化還原反應，磷被氧化成最高價含氧酸磷酸，氮被還原成一氧化氮，石英砂成分為二氧化硅，Ca₃（EO₄）₂、石英砂和焦炭粉在電弧爐中熔燒還原得到白磷，硅酸鈣、一氧化碳，據此書寫方程式；
（3）①H₃PO₂和AgNO₃溶液反應進行化學鍍銀，此反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為4：1，結合化合價判斷產物；
②根據反應物和生成物結合原子守恒和電子守恒書寫方程式；根據圖示“四室電滲析法”工作原理分析產品室可得到H₃PO₂的原因，陽極反應中消耗水電離的OH^-，使c（H⁺）增大，H₂PO₂^-通過陰離子交換膜進入陽極室，得到產品．

解答 解：X、Y、Z三種元素位于相同周期且相鄰，設X的原子序數為n，則Y、Z的原子序數分別為n+1、n+2，則n+n+1+n+2=21，n=6，則X為C元素，Y為N元素，Z為O元素，由W在周期表中的位置可知為F元素，Y與E在同一主族，且E在Y的下一周期，所以E為P元素，W與Q在同一主族，且Q在W的下一周期，所以Q為Cl元素．
（1）Q₂Z為Cl₂O和水反應，反應為：Cl₂O+H₂O=2HClO，ZW₂為OF₂與水反應，反應為：OF₂+H₂O═2HF+O₂，
故答案為：Cl₂O+H₂O=2HClO；OF₂+H₂O═2HF+O₂；
（2）E為P元素，分子空間構型為正四面體，鍵角為60°的單質為白磷，Y為N元素，Y的最高價氧化物對應水化物為硝酸，具有氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應，磷被氧化成最高價含氧酸磷酸，氮被還原成一氧化氮，反應為：3P₄+20HNO₃+8H₂O=12H₃PO₄+20NO↑，石英砂成分為二氧化硅，Ca₃（EO₄）₂、石英砂和焦炭粉在電弧爐中熔燒還原得到白磷，硅酸鈣、一氧化碳，反應為：2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C$\frac{\underline{\;電弧熔燒\;}}{\;}$P₄+6CaSiO₃+10CO↑，
故答案為：3P₄+20HNO₃+8H₂O=12H₃PO₄+20NO↑；2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C$\frac{\underline{\;電弧熔燒\;}}{\;}$P₄+6CaSiO₃+10CO↑；
（3）①H₃PO₂中，氫元素為+1價，氧元素為-2價，依據化合價代數和為0，磷化合價為+1價，該反應中Ag⁺為氧化劑，H₃PO₂為還原劑，氧化劑與還原劑的物質的量之比為4：1，設反應產物中P的化合價為x，根據化合價升降相等可得，4×（1-0）=1×（x-1），解得x=5，所以氧化產物為+5價的H₃PO₄，
故答案為：H₃PO₄；
②白磷（P₄）與Ba（OH）₂溶液反應生成PH₃氣體和Ba（H₂PO₂）₂，反應方程式為2P₄+3Ba（OH）₂+6H₂O=3Ba（H₂PO₂）₂+2PH₃↑，據電解反應式可知，陽極反應中消耗水電離的OH^-，使c（H⁺）增大，H₂PO₂^-通過陰離子交換膜進入陽極室，得到產品，
故答案為：2P₄+3Ba（OH）₂+6H₂O=3Ba（H₂PO₂）₂+2PH₃↑；陽極反應中消耗水電離的OH^-，使c（H⁺）增大，H₂PO₂^-通過陰離子交換膜進入陽極室，得到產品．

點評 本題考查結構性質位置關系應用、氧化還原反應方程式書寫等知識，為高頻考點，側重于學生的分析能力的考查，根據位置判斷元素所處的周期是推斷關鍵，注意掌握元素周期表的結構與元素周期律，題目難度中等．