Question

短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如圖，其中Z所處的主族序數(shù)與周期序數(shù)相等，請回答下列問題：
（1）用符號表示X的一種核素：

 

．
（2）Y的原子結(jié)構(gòu)示意圖為

 

．
（3）W的單質(zhì)與其最高價氧化物的水化物濃溶液共熱能發(fā)生反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式并表示出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：

 

．
（4）298K、101kPa時，X、Z的單質(zhì)各1mol完全燃燒，分別放出熱量a kJ和b kJ．已知Z的單質(zhì)能將X從它的最高價氧化物中置換出來，請寫出298K、101kPa時該置換反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點：元素周期律和元素周期表的綜合應(yīng)用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y處于第二周期，Z、W處于第三周期，Z所處的主族序數(shù)與周期序數(shù)相等，則Z為Al，可推知X為C元素、Y為N元素、W為S元素．
（1）元素符號^A_ZX左下角Z代表質(zhì)子數(shù)，左上角A代表質(zhì)量數(shù)，X為元素符號，其中質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)，元素已知情況下，也可以省略質(zhì)子數(shù)；
（2）N元素原子核外有7個電子，有2個電子層，各層電子數(shù)為2、5；
（3）硫與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫與水；
（4）由題目信息可知，①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-aKJ/mol；②4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4bKJ/mol，一定條件下，A的單質(zhì)能將B從它的最高價氧化物中置換出來，發(fā)生反應(yīng)：4Al+3CO₂=2Al₂O₃+3C，根據(jù)蓋斯定律計算該反應(yīng)的反應(yīng)熱．

解答： 解：由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y處于第二周期，Z、W處于第三周期，Z所處的主族序數(shù)與周期序數(shù)相等，則Z為Al，可推知X為C元素、Y為N元素、W為S元素．
（1）X為碳元素，它的一種核素為：¹²C（或¹³C、¹⁴C），故答案為：¹²C（或¹³C、¹⁴C）；
（2）N元素原子核外有7個電子，有2個電子層，各層電子數(shù)為2、5，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
（3）硫與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫與水，反應(yīng)方程式為：S+2H₂SO₄（濃）

△   .

 3SO₂↑+2H₂O，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4，標出電子轉(zhuǎn)移數(shù)目與方向為：（濃）

△   .

3SO₂↑+2H₂O，
故答案為：（濃）

△   .

3SO₂↑+2H₂O；
（4）在298K下，C、Al的單質(zhì)各1mol完全燃燒，分別放出熱量a kJ和b kJ，則熱化學(xué)方程式為：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-aKJ/mol
②4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4bKJ/mol
鋁單質(zhì)將碳從CO₂中置換出來生成3molC的單質(zhì)的方程式為：4Al+3CO₂=2Al₂O₃+3C，
由蓋斯定律可知，②-①×3可得：4Al（s）+3CO₂（g）=2Al₂O₃（s）+3C（s），△H=-4bkJ/mol-（-akJ/mol）×3=（3a-4b）kJ/mol，
故答案為：4Al（s）+3CO₂（g）=2Al₂O₃（s）+3C（s）△H=（3a-4b）kJ/mol．

點評：本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用，涉及核外電子排布、氧化還原反應(yīng)、熱化學(xué)方程式書寫等，難度中等，注意理解蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式．