Question

X、Y、Z、J、Q、W为前四周期元素，原子序数依次增大。元素Y在地壳中含量最高，W的一种常见高价氧化物是红棕色粉末，常用于油漆、涂料、油墨的红色染料，25℃X、Z、J、Q的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0．01mol·L^-1)的pH与原子序数的关系如图所示。

根据上述信息进行判断，并回答下列问题：

（1）W在周期表中的位置__。比较X、Y、Z的简单离子半径大小为__＜____＜__(用离子符号表示)；

（2）元素的非金属性Y__J(填“＞”或“＜”)。下列各项中，不能说明这一结论的有__(填序号)。

A．J的氢化物的水溶液放置在空气中会变浑浊

B．Y与J之间形成的化合物中元素的化合价。

C．Y和J的单质的状态

D．Y和J在周期表中的位置

（3）X、J、Q这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是_____(填化学式)；酸根呈三角锥结构的酸是___(填化学式)。

（4）Y和Q形成的化合物Q₂Y的立体构型为__，Q的单质与湿润的Na₂CO₃反应可制备Q₂Y，其化学方程式为___。

Answer

第四周期Ⅷ族 Na+ O2- N3- > C HNO2、HNO3 H2SO3、HClO3 V形 2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3 =Cl2O+CO2+2NaCl)

【解析】

X、Y、Z、J、Q、W为前四周期元素，原子序数依次增大。元素Y在地壳中含量最高，Y为氧元素，W的一种常见高价氧化物是红棕色粉末，常用于油漆、涂料、油墨的红色染料，W为铁元素，常温下，根据图表25℃X、Z、J、Q的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0．01mol·L-1)的pH与原子序数的关系如图所示，最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01mol•L-1，Z的pH为12，为一元强碱，则Z是Na元素，X、Q的pH均为2，为一元强酸，则X为N元素、Q为Cl元素；J的pH小于2，则J的为二元强酸，故J为S元素．则X为N元素、Y 为O元素、Z是Na元素、J为S元素、Q为Cl元素、W为Fe，

（1）根据元素周期律解题，核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，对核外电子的吸引能力越强，半径约小；

（2）比较非金属性时，要看在周期表的位置，非金属性可以根据单质氧化性的强弱，最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，气态氢化物的稳定性等判断；

（3）X、J、Q这些元素形成的含氧酸中有HNO2、HNO3、H2SO3、 H2SO4、HClO、HClO3、 HClO4等。计算出中心原子的价层电子对数，确定分子的立体构型；

（4）化合物D2A为Cl2O，计算O原子孤电子对数、价层电子对数，价层电子对数=δ键数目+孤电子对数，进而确定空间构型；氯气与湿润的Na2CO3反应得到Cl2O，由电子转移守恒可知，先得到HCl生成，HCl再与碳酸钠反应。

X、Y、Z、J、Q、W为前四周期元素，原子序数依次增大。元素Y在地壳中含量最高，Y为氧元素，W的一种常见高价氧化物是红棕色粉末，常用于油漆、涂料、油墨的红色染料，W为铁元素，常温下，根据图表25℃X、Z、J、Q的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0．01mol·L-1)的pH与原子序数的关系如图所示，最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01mol•L-1，Z的pH为12，为一元强碱，则Z是Na元素，X、Q的pH均为2，为一元强酸，则X为N元素、Q为Cl元素；J的pH小于2，则J的为二元强酸，故J为S元素．则X为N元素、Y 为O元素、Z是Na元素、J为S元素、Q为Cl元素、W为Fe元素，

（1）W是铁元素，W在周期表中的位置第四周期Ⅷ族 ，Na+ ，O2- ，N3-的核外电子排布相同，核电荷数越大的元素半径越小，故Na+ ＜O2- ＜N3-，

答案为：Na+ ，O2- ，N3-；

（2）O和S位于同主族元素，同主族从上到下，非金属性减弱，故O>S，

A．J的氢化物的水溶液放置在空气中会变浑浊，硫化氢被空气氧化成硫单质，可以证明氧气的氧化性大于硫，故A正确；

B．Y与J之间形成的化合物中元素的化合价，二氧化硫中硫显正四价，氧显负二价，可证明氧的非金属性强，故B正确；

C．Y和J的单质的状态不能确定金属性和非金属性，故C错误；

D．Y和J在周期表中的位置，可知氧在硫的上一周期，它们位于同一主族，同主族元素从上到下，半径增大，失电子能力增强，得电子能力减弱，非金属性减弱，金属性增强，可以得出结论，故D正确；

故答案选C；

（3）X、J、Q这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数价层电子对数=δ键数目+孤电子对数，

这些元素能够形成含氧酸的为N、S、Cl元素，N、S、Cl这些元素形成的含氧酸中有HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4、HClO、HClO3、HClO4等。

NO2−中N原子价层电子对数是2+=3，含1对孤电子对，所以为V形结构，

NO3−中N原子价层电子对数是3+=3，不含孤电子对，所以为平面三角形，

SO32−中S原子价层电子对数是3+=4，含1对孤电子对，所以为三角锥形，

SO42−中S原子价层电子对数是4+=4，不含孤电子对，所以为正四面体，

ClO3-中Cl原子价层电子对数是=3+=4，含1对孤电子对，所以为三角锥形，

则分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3、HClO3；

故答案为：HNO2、HNO3；H2SO3、HClO3；

（4）化合物D2A为Cl2O，O为中心原子，形成2个σ键，孤电子对数为=2，则中心原子的价层电子对数为4，立体构型为V形，氯气与湿润的Na2CO3反应得到Cl2O，由电子转移守恒可知，先得到HCl生成，HCl再与碳酸钠反应，反应的方程式为：2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3 =Cl2O+CO2+2NaCl)，

故答案为：V形；2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3 =Cl2O+CO2+2NaCl)。