Question

X、Y、Z三種短周期元素，原子序數(shù)依次增大，其最外層電子數(shù)之和為15，它們分別是所在周期最活潑的金屬或非金屬元素．其中Y元素的單質(zhì)在空氣中可形成兩種氧化物，其陰、陽離子個(gè)數(shù)比均為1：2．另有一常見金屬W與常溫下為液態(tài)的化合物A在一定條件下可發(fā)生如下變化：

請完成下列問題：
（1）、X、Y、Z三種元素的離子半徑由大到小的順序?yàn)?!--BA-->

Cl^-F^-Na⁺

（用離子符號表示）．
（2）、X、Z及第VIA族第一種元素的氫化物的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)?!--BA-->

HF、HCl

（用氫化物的分子式表示）．
（3）、Y元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的電子式為

．
（4）、W與Z的單質(zhì)在一定條件下劇烈反應(yīng)生成一種棕黃色的固體，將該固體溶于水得一黃色溶液，寫出檢驗(yàn)該溶液中金屬離子的離子方程式（寫一個(gè)）

Fe³⁺+3SCN??Fe（SCN）₃或Fe³⁺+3OH?=Fe（OH）₃↓

．
（5）、B為黑色固體，在上述變化中，生成1molB轉(zhuǎn)移電子

8

mol．
（6）、以（4）中的黃色溶液為電解質(zhì)，W及另一種材料為電極構(gòu)成原電池，5分鐘后，W減輕10g，則另一種材料為

石墨或銅

，電池總反應(yīng)為

Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+2FeCl₃=3FeCl₂

．

Answer 1

分析：根據(jù)題意知，常見金屬W，常見金屬有鋁、鐵和銅，常溫下為液態(tài)的化合物為水，所以A為水；水和常見金屬在高溫下能發(fā)生反應(yīng)，能和水在高溫下能反應(yīng)是金屬是鐵，所以W是鐵；鐵和水在高溫下生成氫氣和四氧化三鐵，四氧化三鐵和氫氣在高溫下能反應(yīng)生成鐵和水；其中Y元素的單質(zhì)在空氣中可形成氧化物，其陰、陽離子個(gè)數(shù)比均為1：2，所以形成的氧化物中氧元素的化合價(jià)是-2價(jià)，所以Y元素的化合價(jià)是+1價(jià)，所以Y是第ⅠA元素，在空氣中能形成離子化合物的第ⅠA族元素是鈉元素；X、Y、Z三種短周期元素，原子序數(shù)依次增大，其最外層電子數(shù)之和為15，它們分別是所在周期最活潑的金屬或非金屬元素，所以z是氯元素；X、Y、Z三種短周期元素，原子序數(shù)依次增大，其最外層電子數(shù)之和為15，Y的最外層電子為1，Z的最外層電子數(shù)為7，所以X的最外層電子數(shù)為7，它們分別是所在周期最活潑的金屬或非金屬元素，所以X是氟元素．
（1）、根據(jù)元素周期律離子半徑大小的比較判斷．
（2）、根據(jù)氫化物沸點(diǎn)與分子量之間的關(guān)系判斷，注意氫鍵對物質(zhì)沸點(diǎn)的影響．
（3）、Y元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物是氫氧化鈉，氫氧化鈉是離子化合物，寫出其電子式．
（4）、鐵與氯氣在一定條件下劇烈反應(yīng)生成一種棕黃色的固體氯化鐵，將氯化鐵溶于水得一黃色溶液氯化鐵溶液，溶液中存在三價(jià)鐵離子，檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子可用硫氰化鉀或氫氧化鈉溶液．
（5）、鐵與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，B為黑色固體，所以B是四氧化三鐵，根據(jù)四氧化三鐵和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算．
（6）、先根據(jù)金屬質(zhì)量的變性判斷鐵作負(fù)極，再根據(jù)正極上發(fā)生的反應(yīng)判斷正極材料；根據(jù)正負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)式寫出電池反應(yīng)式．

解答：解：通過以上分析知，X、Y、Z分別是氟元素、鈉元素、氯元素．
（1）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小，所以氟離子半徑大于鈉離子半徑；同一主族元素，離子半徑隨著原子序數(shù)的增大而增大，所以氯離子的半徑大于氟離子的半徑，所以X、Y、Z三種元素的離子半徑由大到小的順序?yàn)镃l^- F^-Na⁺．
故答案為：Cl^- F^-Na⁺．
（2）氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)隨著其相對分子量的增大而增大，但氟化氫中含有氫鍵導(dǎo)致氟化氫的沸點(diǎn)大于氯化氫的沸點(diǎn)；故答案為：HF、HCl．
（3）氫氧化鈉是離子化合物，存在的化學(xué)鍵有：鈉離子和氫氧根離子之間存在離子鍵，氧原子和氫原子之間存在極性共價(jià)鍵，所以其電子式為：．
故答案為：．
（4）檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子可用硫氰化鉀或氫氧化鈉溶液，無色的硫氰化鉀溶液遇三價(jià)鐵離子變成血紅色，離子反應(yīng)方程式為：Fe³⁺+3SCN^??Fe（SCN）₃；或向氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液有紅褐色沉淀生成，離子反應(yīng)方程式為：
Fe³⁺+3OH^?=Fe（OH）₃↓．
故答案為：Fe³⁺+3SCN??Fe（SCN）₃或Fe³⁺+3OH?=Fe（OH）₃↓．
（5）鐵和水蒸氣反應(yīng)的方程式為：3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe₃O₄+4H₂↑   轉(zhuǎn)移電子
                                 1mol                        8mol
                                1mol                         8mol  
故答案為：8．
（6）氯化鐵溶液為電解質(zhì)溶液組成原電池，W及另一種材料為電極構(gòu)成原電池，5分鐘后，W減輕10g，說明鐵作負(fù)極，不如鐵活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，可選石墨或銅；負(fù)極上鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上三價(jià)鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，實(shí)際上是鐵和三價(jià)鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以電池反應(yīng)式為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或
Fe+2FeCl₃=3FeCl₂．
故答案為：石墨或銅；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺或Fe+2FeCl₃=3FeCl₂．

點(diǎn)評：本題考查了元素化合物的推斷、三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)、電極反應(yīng)式的書寫、電子式的書寫等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，明確二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)方法．