Question

I．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置如图所示，其中Y所处的周期序数与族序数相等。按要求回答下列问题：

（1）写出X的原子结构示意图_______________。

（2）列举一个事实说明W非金属性强于Z: _______________(用化学方程式表示)。

（3）含Y的某种盐常用作净水剂，其净水原理是__________(用离子方程式表示)。

II．运用所学化学原理，解决下列问题：

（4）已知：Si+2NaOH+H₂O＝Na₂SiO₃+2H₂。某同学利用单质硅和铁为电极材料设计原电池(NaOH为电解质溶液)，该原电池负极的电极反应式为_________________。

（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。工业上生产粗硅的热化学方程式为____________。

（6）已知：CO(g)+H₂O(g)H₂(g) + CO₂(g)。右表为该反应在不同温度时的平衡常数。则：该反应的H________0(填“＜”或“＞”)；500℃时进行该反应，且CO和H₂O起始浓度相等，CO平衡转化率为_________。

Answer

（1）（2分）（2）2HClO4+Na2SiO3＝2NaClO4+H2SiO3↓（3分）

（3）Al3++3H2OAl(OH)3+3H+（2分）（4）Si-4e-+6OH-＝SiO32-+3H2O（3分）

（5）2C(s)+SiO2(s)＝Si(s)+2CO(g) △H=(a+b-c)kJ·mol-1（3分） （6）＜（1分） 75％（3分）

【解析】

试题分析：根据短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相对位置可知，X位于第二周期，Y、Z、W位于第三周期。其中Y所处的周期序数与族序数相等，所以Y是第三周期第ⅢA族元素，即Y是铝，则Z是Si，X是N，W是Cl。

（1）氮元素的原子序数是7，则氮元素的原子结构示意图为。

（2）判断非金属性强弱的一般规律是：①由元素原子的氧化性判断：一般情况下，氧化性越强，对应非金属性越强。②由单质和酸或者和水的反应程度判断：反应越剧烈，非金属性越强。③由对应氢化物的稳定性判断：氢化物越稳定，非金属性越强。④由和氢气化合的难易程度判断：化合越容易，非金属性越强。⑤由最高价氧化物对应水化物的酸性来判断：酸性越强，非金属越强。（除氟元素之外）。⑥由对应阴离子的还原性判断：还原性越强，对应非金属性越弱。⑦由置换反应判断：强置弱。〔若依据置换反应来说明元素的非金属性强弱，则非金属单质应做氧化剂，非金属单质做还原剂的置换反应不能作为比较非金属性强弱的依据〕。⑧按元素周期律，同周期元素由左到右，随核电荷数的增加，非金属性增强；同主族元素由上到下，随核电荷数的增加，非金属性减弱。⑨非金属单质与具有可变价金属的反应。能生成高价金属化合物的，其非金属性强。因此可以根据高氯酸能制备硅酸来验证W非金属性强于Z，反应的化学方程式为2HClO4+Na2SiO3＝2NaClO4+H2SiO3↓。

（3）明矾溶于水电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，因此明矾可以作净水剂，反应的离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3+3H+。

（4）原电池中负极失去电子，发生氧化反应。所以根据反应式Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2可知，如果利用单质硅和铁为电极材料设计原电池(NaOH为电解质溶液)，则硅是负极，因此该原电池负极的电极反应式为Si-4e-+6OH-＝SiO32-+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，则根据盖斯定律可知①+②-③即得到工业上生产粗硅的热化学方程式，即为2C(s)+SiO2(s)＝Si(s)+2CO(g) △H＝(a+b-c)kJ·mol-1。

（6）根据表中数据可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐减小。这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应，即△H＜0；设CO和H2O起始浓度分别为a，则

CO(g)+H2O(g)H2(g) + CO2(g)

起始浓度 a a 0 0

转化浓度 b b b b

平衡浓度 a－b a－b b b

所以根据平衡常数表达式可知＝9

解得b＝a

所以CO平衡转化率为×100%＝75%

考点：考查元素推断、非金属性强弱比较、盖斯定律应用、原电池应用以及可逆反应的有关判断与计算