Question

I．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相對位置如圖所示，其中Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等．按要求回答下列問題：
（1）寫出X的原子結(jié)構(gòu)示意圖

 

．
（2）列舉一個事實說明W非金屬性強于Z：

 

（用化學方程式表示）．
（3）含Y的某種鹽常用作凈水劑，其凈水原理是

 

（用離子方程式表示）．
Ⅱ．運用所學化學原理，解決下列問題：
（4）已知：Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂．某同學利用單質(zhì)硅和鐵為電極材料設(shè)計原電池（NaOH為電解質(zhì)溶液），該原電池負極的電極反應式為

 

；
（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．工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的熱化學方程式為

 

；
（6）已知：CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）．如表為該反應在不同溫度時的平衡常數(shù)．則該反應的△H

 

0（填“＜”或“＞”）；500℃時進行該反應，且CO和H₂O起始濃度相等，C0平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．

溫度/℃	400	500	600
平衡常數(shù)K	9.94	9	1

Answer 1

考點：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應用,用蓋斯定律進行有關(guān)反應熱的計算,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,元素周期律與元素周期表專題,化學平衡專題

分析：Ⅰ．由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中相對位置可知，X處于第二周期，其余元素處于第三周期，其中Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，處于ⅢA族，則Y為Al、Z為Si、X為N、W為Cl，據(jù)此解答；
Ⅱ．（4）負極發(fā)生氧化反應，Si在負極上失去電子，堿性條件下生成硅酸根與水；
（5）根據(jù)蓋斯定律書寫目標熱化學方程式；
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，平衡常數(shù)減小，平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應；
CO和H₂O起始濃度相等，令他們的濃度為1mol/L，設(shè)平衡時CO的濃度變化量為xmol/L，利用三段式表示出平衡時各組分的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計算，進而計算CO轉(zhuǎn)化率．

解答： 解：Ⅰ．由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中相對位置可知，X處于第二周期，其余元素處于第三周期，其中Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，處于ⅢA族，則Y為Al、Z為Si、X為N、W為Cl，
（1）X為N元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
（2）最高價含氧酸的酸性強弱可以說明非金屬性強弱，方程式為2HClO₄+Na₂SiO₃=2NaClO₄+H₂SiO₃↓，
故答案為：2HClO₄+Na₂SiO₃=2NaClO₄+H₂SiO₃↓；
（3）含鋁鹽溶液中鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體，可以用作凈水劑，凈水原理離子方程式為：Al³+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Al³+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
Ⅱ．（4）負極發(fā)生氧化反應，Si在負極上失去電子，堿性條件下生成硅酸根與水，負極電極反應式為：Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O，
故答案為：Si+6OH^--4e^-=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，
根據(jù)蓋斯定律，①+②-③得：2C（s）+SiO₂（s）=2CO（g）+Si（s）△H=（a+b-c） kJ?mol^-1，
故答案為：2C（s）+SiO₂（s）=2CO（g）+Si（s）△H=（a+b-c） kJ?mol^-1；
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，平衡常數(shù)減小，平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，即△H＜0；
CO和H₂O起始濃度相等，令他們的起始濃度為1mol/L，設(shè)平衡時CO的濃度變化量為xmol/L，則：
            CO（g）+H₂O（g）═H₂（g）+CO₂（g）
開始（mol/L）：1       1       0       0
轉(zhuǎn)化（mol/L）：x       x       x       x
平衡（mol/L）：1-x     1-x     x       x
故

x?x

(1-x)?(1-x)

=9，解得x=0.75，
故CO的轉(zhuǎn)化率=

0.75mol/L

1mol/L

×100%=75%，
故答案為：＜；75%．

點評：本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應用、原電池、熱化學方程式、化學平衡計算等，側(cè)重對基礎(chǔ)知識的鞏固，（4）中負極電極反應式可以利用總反應式減去正極電極反應式書寫，難度不大．