Question

14．原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W四種元素的原子序數(shù)之和為34，在周期表中X是原子半徑最小的元素，Y、Z左右相鄰，Y、W位于同主族．
（1）X、Y、Z、W四種元素形成的簡單離子，按離子半徑由大到小的排列順序是（用離子符號表示）S^2-＞O^2-＞F^-＞H⁺．
（2）由X、Y、Z、W四種元素中的三種組成的一種強酸，該強酸的濃溶液能與Cu反應(yīng)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）25℃下，將一定量Z或W的氫化物溶于水得0.125mol•L^-1 酸M溶液，向20.00ml酸M滴加0.125mol•L^-1的NaOH溶液時，溶液的pH變化如圖所示．已知：電離度（α）和電離平衡常數(shù)（K）一樣，可以用來衡量弱電解質(zhì)在稀溶液中的電離能力．
電離度（α）=$\frac{n（已電離的弱電解質(zhì)）}{n（全部的弱電解質(zhì)）}$×100% 
請回答下列問題：
①在B點若生成的為正鹽，則酸M的化學(xué)式為：HF．
②在此溫度下，酸M的電離度（α）=8%．（用百分數(shù)表示）
③已知在此溫度下：
Ⅰ1mol 酸M完全電離時吸收b kJ熱量
ⅡH⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（1）△H=-a kJ•mol^-1；
則該過程中，酸M與NaOH中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：HF（aq）+NaOH（aq）?NaF（aq）+H₂O（aq）△H=-（a-b）kJ•mol^-1；在忽略酸M中陰離子水解時產(chǎn)生的熱效應(yīng)情況下，反應(yīng)達到B點時，滴加過程中所釋放的熱量為0.0025a-0.0023bkJ（用只含a、b的式子表示）．

Answer 1

分析 原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W，在周期表中X是原子半徑最小的元素，則X為H元素；Y、W位于同主族，設(shè)Y的原子序數(shù)為x，則W的原子序數(shù)為x+8，Y、Z左右相鄰，Z的原子序數(shù)為x+1，由四種元素的原子序數(shù)之和為34，則1+（x+1）+x+（x+8）=34，解得x=8，即Y為O元素，Z為F元素，W為S元素．
（1）離子核外電子層數(shù)越多，離子半徑越大，核外電子排布相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越��；
（2）由X、Y、Z、W四種元素中的三種組成的一種強酸，該強酸的濃溶液能與Cu反應(yīng)，應(yīng)為H₂SO₄，濃硫酸與銅在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）①在B點若生成的為正鹽，此時NaOH的物質(zhì)的量與酸的物質(zhì)的量相等；
 ②由圖象可知0.125mol•L^-1 酸HF溶液的pH=2，則c（H⁺）=0.01mol/L，以此計算；
③則Ⅰ+Ⅱ可得HF（aq）+NaOH（aq）?NaF（aq）+H₂O（aq）△H=-（a-b）kJ•mol^-1，結(jié)合熱化學(xué)方程式以及HF的電離度計算．

解答 解：原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W，在周期表中X是原子半徑最小的元素，則X為H元素；Y、W位于同主族，設(shè)Y的原子序數(shù)為x，則W的原子序數(shù)為x+8，Y、Z左右相鄰，Z的原子序數(shù)為x+1，由四種元素的原子序數(shù)之和為34，則1+（x+1）+x+（x+8）=34，解得x=8，即Y為O元素，Z為F元素，W為S元素．
（1）離子核外電子層數(shù)越多，離子半徑越大，核外電子排布相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，應(yīng)為S^2-＞O^2-＞F^-＞H⁺，故答案為：S^2-＞O^2-＞F^-＞H⁺；
（2）由X、Y、Z、W四種元素中的三種組成的一種強酸，該強酸的濃溶液能與Cu反應(yīng)，應(yīng)為H₂SO₄，濃硫酸與銅在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2 H₂SO₄ （濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2 H₂SO₄ （濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）①F、S的氫化物對應(yīng)的溶液都為弱酸，在B點若生成的為正鹽，此時NaOH的物質(zhì)的量與酸的物質(zhì)的量相等，則應(yīng)生成NaF，對應(yīng)的酸為HF，故答案為：HF；
 ②由圖象可知0.125mol•L^-1 酸HF溶液的pH=2，則c（H⁺）=0.01mol/L，則電離度（α）=$\frac{0.01}{0.125}×100%$=8%，
故答案為：8%；
③已知在此溫度下：
Ⅰ1mol 酸M完全電離時吸收b kJ熱量，即HF（aq）?H⁺（aq）+F^-（aq）△H=+bkJ/mol，
ⅡH⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（1）△H=-a kJ•mol^-1；
則Ⅰ+Ⅱ可得HF（aq）+NaOH（aq）?NaF（aq）+H₂O（aq）△H=-（a-b）kJ•mol^-1，
0.125mol•L^-1 酸HF溶液的電離度為8%，n（HF）=0.125mol•L^-1×0.02L=0.0025mol，則未電離的HF的物質(zhì)的量為0.0025mol×92%，電離吸收的熱量為0.0025mol×92%×bkJ/mol=0.0023bkJ，進一步發(fā)生H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（1），放出的熱量為0.0025akJ，
所以滴加過程中所釋放的熱量為（0.0025a-0.0023b）kJ
故答案為：HF（aq）+NaOH（aq）?NaF（aq）+H₂O（aq）△H=-（a-b）kJ•mol^-1；0.0025a-0.0023b．

點評 本題考查位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的應(yīng)用、無機物推斷等，明確Y、Z、W的位置及原子序數(shù)的關(guān)系來推斷元素是關(guān)鍵，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物性質(zhì)，易錯點為（3），注意把握反應(yīng)熱的計算，難度中等．