Question

下表是短周期中部分元素的原子半徑及主要化合價．

元素代號	U	V	W	X	Y	Z	M
原子半徑/nm	0.037	0.157	0.074	0.075	0.077	0.143	0.102
主要化合價	+1	+1	-2	-3，+5	+2，+4	+3	-2，+6

請回答：
（1）X在元素周期表中的位置是

 

；
（2）V、W、Z三種元素的離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，三者的離子半徑由大到小的順序（用離子符號表示）是

 

；并用離子方程式表示出Z離子可作凈水劑的原因

 

；
（3）M的單質(zhì)能跟V的最高價氧化物水化物的熱濃溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成兩種正鹽的水溶液均呈堿性，寫出該氧化還原反應(yīng)的離子方程式

 

；
（4）W、X、Y分別與U均可形成10電子共價化合物，晶體類型均為

 

，其中，屬于非極性分子的是（寫化學(xué)式）

 

，若將其作為燃料，以熔融的K₂CO₃為電解質(zhì)，空氣作為氧化劑，并選擇適當(dāng)?shù)亩栊噪姌O，組成原電池．寫出該電池工作時的負極反應(yīng)式

 

．

Answer 1

分析：主族元素中，元素的最高化合價與其族序數(shù)相等，元素的最低化合價數(shù)值=族序數(shù)-8，同一周期中，元素的原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一主族中，元素的原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而增大，
根據(jù)表中數(shù)值知，U、V都有+1價，處于IA族元素，且V的原子半徑較大，V是Na元素，U是H元素；
W、M都有-2價，處于VIA族元素，M有+6價，則W是O元素，M是S元素；
Z有+3價，屬于第IIIA族元素，其原子半徑小于鈉，所以Z是Al元素；
X有+5、-3價，是第VA族元素，原子半徑小于S原子，則X是N元素；
Y有+2、+4價，是第IVA族元素，Y的原子半徑大于X，所以Y是C元素；
結(jié)合元素、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分析解答．

解答：解：主族元素中，元素的最高化合價與其族序數(shù)相等，元素的最低化合價數(shù)值=族序數(shù)-8，同一周期中，元素的原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一主族中，元素的原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而增大，
根據(jù)表中數(shù)值知，U、V都有+1價，處于IA族元素，且V的原子半徑較大，V是Na元素，U是H元素；
W、M都有-2價，處于VIA族元素，M有+6價，則W是O元素，M是S元素；
Z有+3價，屬于第IIIA族元素，其原子半徑小于鈉，所以Z是Al元素；
X有+5、-3價，是第VA族元素，原子半徑小于S原子，則X是N元素；
Y有+2、+4價，是第IVA族元素，Y的原子半徑大于X，所以Y是C元素；
（1）X是N元素，其原子核外有2個電子層，最外層電子數(shù)是5，則X在元素周期表中的位置是第二周期第VA族，故答案為：第二周期ⅤA族；
（2）V、W、Z三種元素的離子分別是Na⁺、O ^2-、Al ³⁺，電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，其離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，所以三者的離子半徑由大到小的順序O^2-＞Na⁺＞Al³⁺；
Al³⁺易水解生成氫氧化鋁膠體Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺，膠體具有吸附性，所以能凈水，
故答案為：O^2-＞Na⁺＞Al³⁺；Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（3）M的單質(zhì)是S，V的最高價氧化物的水化物是氫氧化鈉，加熱條件下，S和氫氧化鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫化鈉、亞硫酸鈉和水，離子反應(yīng)方程式為：3S+6OH^-=2S^2-+SO₃^2-+3H₂O，
故答案為：3S+6OH^-=2S^2-+SO₃^2-+3H₂O；
（4）W、X、Y分別與U均可形成10電子共價化合物分別是水、氨氣、甲烷，這幾種物質(zhì)晶體中的構(gòu)成微粒是分子，所以屬于分子晶體，CH₄中正負電荷重心重合，為非極性分子，將甲烷作燃料，以熔融的K₂CO₃為電解質(zhì)，空氣作為氧化劑，并選擇適當(dāng)?shù)亩栊噪姌O，組成原電池，負極上甲烷失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，
故答案為：分子晶體；CH₄；CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O．

點評：本題考查較綜合，涉及電極反應(yīng)式的書寫、離子反應(yīng)方程式的書寫、離子半徑大小的比較等知識點，根據(jù)元素周期律正確判斷元素是解本題關(guān)鍵，難點的電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)書寫，難度中等．