Question

X、Y、Z、U、V是元素周期表前四周期中的五种常见元素，其相关信息如下表：

元素	相关信息
X	地壳中含量最多的金属，其氧化物可用作耐火材料
Y	单质在常温常压下为黄绿色气体
Z	常温常压下，单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积
U	常温下单质遇浓硫酸钝化，其一种核素的质量数为56，中子数为30
V	属短周期元素，原子的最外层电子数是内层电子数的2/5

请回答下列问题：

（1）元素X位于周期表中第     周期第    族，其离子结构示意图为           。

（2）上述元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是            （写化学式），非金属气态氢化物还原性最强的是             （写化学式）。

（3）在碱性条件下，Y的单质可与UO₂^－反应制备一种可用于净水的盐UO₄^2－，该反应的离子方程式是                                                     。

（4）我国首创的海洋电池被大规模用于海洋灯塔。该电池是以X板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，电池总反应为：4X+3O₂+6H₂O=4X(OH)₃。该电池正极反应为                         。

（5）已知25℃时，K_sp[U(OH)₃]=2.63×10^－39，则该温度下反应U(OH)₃+3H⁺U³⁺+3H₂O的平衡常数K=                        。

Answer

（16分）

（1）三、ⅢA         （3分，每空1分）

（2）HClO4     SiH4     （4分，每空2分）

（3）2FeO2－+ 3Cl2 + 8OH－ = 2FeO42－+ 6Cl－+ 4H2O  （3分）

（4）O2+4e－+2H2O=4OH－或3O2+12e－+6H2O=12OH－   （3分）

（5）2.63×103    （3分，带单位计算也给分）

【解析】

试题分析：（1）地壳中含量最多的金属元素是铝，则X是Al，铝原子具有283的电子层结构，位于第三周期第IIIA族；1个氯原子失去3个电子变为铝离子，则Al3+的核电荷数为13，具有28电子层结构；（2）氯气在常温常压下是黄绿色气体，则Y是氯元素，其最高价氧化物对应水化物是高氯酸，HClO4是已知酸中酸性最强的酸；硫磺在常温常压下是淡黄色固体，则Z为硫元素；由于质子数=质量数—中子数=56—30=26，则U为铁元素；短周期元素原子的内层电子数可能是2或10，最外层电子数是内层电子数的2/5，说明电子层结构为284，则V是硅元素；根据元素周期律可知，非金属性：SiH2S>HCl；（3）Cl2是强氧化剂，能将FeO2－氧化为FeO42－，氯由0降为－1价，铁由+3价升为+6价，根据化合价升降总数相等、电荷守恒、原子守恒可得：2FeO2－+ 3Cl2 + 8OH－= 2FeO42－+ 6Cl－+ 4H2O；（4）4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，铝由0升为+3价，失去电子，发生氧化反应，说明铝作负极；氧由0降为—2价，得到电子，发生还原反应，说明氧气是正极反应物，根据电子、电荷、原子守恒可知，正极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－或3O2+12e－+6H2O=12OH－；（5）25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2.63×10－39，Kw=1.0×10－14，Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O，固体和纯液体不能写入平衡常数表达式，则该反应的平衡常数K=c(Fe3+)/c3(H+)=[c(Fe3+)•c3(OH－)]/[c3(H+)•c3(OH－)]= Ksp[Fe(OH)3]/Kw3=2.63×10－39/(1.0×10－14) 3=2.63×103。

考点：考查物质结构、元素周期律、氧化还原反应方程式的配平、书写正极反应式、根据溶度积和水的离子积计算化学平衡常数等。