Question

9．Ⅰ．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中相對位置如表所示．其中Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等．按要求回答下列問題：

		X
Y	Z			W

（1）寫出X的原子結(jié)構(gòu)示意圖．
（2）W與Z的氫化物中，較穩(wěn)定的是HCl（用化學式表示）
（3）含Y的某種鹽常用作凈水劑，其凈水原理是Al³+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺（用離子方程式表示）
Ⅱ．運用所學化學原理，解決下列問題：
（4）已知：Si+2NaOH+H₂O=Na₂SiO₃+2H₂↑．某同學利用單質(zhì)硅和鐵為電極材料設計原電池（NaOH為電解質(zhì)溶液），該原電池負極的電極反應式為Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O；
（5）已知：①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁；
②CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂；
③Si（s）+O₂（g）=SiO₂（s）△H₃．
工業(yè)上生產(chǎn)粗硅的熱化學方程式為2C（s）+SiO₂（s）=Si（s）+2CO（g）△H=△H₁+△H₂-△H₃；
（6）25℃時，往a mol•L^-1NH₃的水溶液中滴加0.1mol•L^-1H₂SO₄溶液，滴加過程中溶液的導電能力增強（填“增強”、“減弱”或“不變”）；實驗測得a mol•L^-1NH₃的水溶液的pH值為12，求此氨水的電離平衡常數(shù)K_b=$\frac{1{0}^{-4}}{（a=1{0}^{-2}）}$mol•L^-1（用含a的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ．Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，短周期元素，則Y為第三周期第ⅢA族元素，即Y為Al，由元素的位置可知，Z為Si，X為N，W為Cl，以此來解答；
Ⅱ．（4）負極發(fā)生氧化反應，Si在負極上失去電子，堿性條件下生成硅酸根與水；
（5）根據(jù)蓋斯定律書寫目標熱化學方程式；
（6）溶液的導電性與離子濃度有關(guān)，離子濃度越大，導電性越強；寫出氨水電離方程式，計算出離子濃度，代入電離平衡常數(shù)表達式計算氨水的電離平衡常數(shù)．

解答 解：Ⅰ．Y所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，短周期元素，則Y為第三周期第ⅢA族元素，即Y為Al，由元素的位置可知，Z為Si，X為N，W為Cl，
（1）X為N元素，核外有2個電子層，最外層電子數(shù)為5，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：；
（2）最高價含氧酸的酸性強弱可以說明非金屬性強弱，非金屬性越強，氫化物越穩(wěn)定，酸性的強弱，2HClO₄+Na₂SiO₃═2NaClO₄+H₂SiO₃↓，HClO₄＞H₂SiO₃，氫化物的穩(wěn)定性如HCl＞SiH₄，
故答案為：HCl；
（3）含鋁鹽溶液中鋁離子水解得到氫氧化鋁膠體，可以用作凈水劑，凈水原理離子方程式為：Al³+3H₂O=Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Al³+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，
Ⅱ．（4）負極發(fā)生氧化反應，Si在負極上失去電子，堿性條件下生成硅酸根與水，負極電極反應式為：Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O，
故答案為：Si+6OH^--4e^-=SiO₃^2-+3H₂O；
（5）已知：①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁；
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂；
③Si（s）+O₂（g）═SiO₂（s）△H₃，
根據(jù)蓋斯定律，①+②-③得：2C（s）+SiO₂（s）=Si（s）+2CO（g）△H=△H₁+△H₂-△H₃，
故答案為：2C（s）+SiO₂（s）=Si（s）+2CO（g）△H=△H₁+△H₂-△H₃；
（6）溶液的導電性與離子濃度有關(guān)，離子濃度越大，導電性越強，氨水是弱電解質(zhì)，電離出的離子濃度小，硫酸為強電解質(zhì)，氨水和硫酸反應生成硫酸銨也為強電解質(zhì)，所以
滴加過程中溶液的離子濃度增大，導電能力增強，
NH₃的水溶液的pH值為12，C（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-12}}$=10^-2mol/L氨水的電離方程式為：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-電離平衡常數(shù)K_b（NH₃•H₂O）=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{1{0}^{-2}×1{0}^{-2}}{（a-1{0}^{-2}）}$=$\frac{1{0}^{-4}}{（a-1{0}^{-2}）}$，
故答案為：增強；$\frac{1{0}^{-4}}{（a-1{0}^{-2}）}$．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應用、原電池、熱化學方程式、化學平衡計算等，側(cè)重對基礎(chǔ)知識的鞏固，（4）中負極電極反應式可以利用總反應式減去正極電極反應式書寫，注意電離常數(shù)的計算，題目難度中等．