Question

X、Y、Z、U、V是元素周期表前四周期中的五種常見元素，其相關(guān)信息如下表：

元素	相關(guān)信息
X	地殼中含量最多的金屬，其氧化物可用作耐火材料
Y	單質(zhì)在常溫常壓下為黃綠色氣體
Z	常溫常壓下，單質(zhì)是淡黃色固體，常在火山口附近沉積
U	常溫下單質(zhì)遇濃硫酸鈍化，其一種核素的質(zhì)量數(shù)為56，中子數(shù)為30
V	屬短周期元素，原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2/5

 
請(qǐng)回答下列問題：
（1）元素X位于周期表中第    周期第   族，其離子結(jié)構(gòu)示意圖為          。
（2）上述元素中最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性最強(qiáng)的是           （寫化學(xué)式），非金屬氣態(tài)氫化物還原性最強(qiáng)的是            （寫化學(xué)式）。
（3）在堿性條件下，Y的單質(zhì)可與UO₂^－反應(yīng)制備一種可用于凈水的鹽UO₄^2－，該反應(yīng)的離子方程式是                                                    。
（4）我國(guó)首創(chuàng)的海洋電池被大規(guī)模用于海洋燈塔。該電池是以X板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，電池總反應(yīng)為：4X+3O₂+6H₂O=4X(OH)₃。該電池正極反應(yīng)為                        。
（5）已知25℃時(shí)，K_sp[U(OH)₃]=2.63×10^－39，則該溫度下反應(yīng)U(OH)₃+3H⁺U³⁺+3H₂O的平衡常數(shù)K=                       。

Answer 1

（16分）
（1）三、ⅢA        （3分，每空1分）
（2）HClO₄     SiH₄    （4分，每空2分）
（3）2FeO₂^－+ 3Cl₂ + 8OH^－ = 2FeO₄^2－+ 6Cl^－+ 4H₂O （3分）
（4）O₂+4e^－+2H₂O=4OH^－或3O₂+12e^－+6H₂O=12OH^－  （3分）
（5）2.63×10³   （3分，帶單位計(jì)算也給分）

試題分析：（1）地殼中含量最多的金屬元素是鋁，則X是Al，鋁原子具有283的電子層結(jié)構(gòu)，位于第三周期第IIIA族；1個(gè)氯原子失去3個(gè)電子變?yōu)殇X離子，則Al³⁺的核電荷數(shù)為13，具有28電子層結(jié)構(gòu)；（2）氯氣在常溫常壓下是黃綠色氣體，則Y是氯元素，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物是高氯酸，HClO₄是已知酸中酸性最強(qiáng)的酸；硫磺在常溫常壓下是淡黃色固體，則Z為硫元素；由于質(zhì)子數(shù)=質(zhì)量數(shù)—中子數(shù)=56—30=26，則U為鐵元素；短周期元素原子的內(nèi)層電子數(shù)可能是2或10，最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2/5，說明電子層結(jié)構(gòu)為284，則V是硅元素；根據(jù)元素周期律可知，非金屬性：Si<S<Cl，則單質(zhì)的氧化性：Si<S<Cl₂，氣態(tài)氫化物的還原性：SiH₄>H₂S>HCl；（3）Cl₂是強(qiáng)氧化劑，能將FeO₂^－氧化為FeO₄^2－，氯由0降為－1價(jià)，鐵由+3價(jià)升為+6價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等、電荷守恒、原子守恒可得：2FeO₂^－+ 3Cl₂ + 8OH^－= 2FeO₄^2－+ 6Cl^－+ 4H₂O；（4）4Al+3O₂+6H₂O=4Al(OH)₃，鋁由0升為+3價(jià)，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，說明鋁作負(fù)極；氧由0降為—2價(jià)，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，說明氧氣是正極反應(yīng)物，根據(jù)電子、電荷、原子守恒可知，正極反應(yīng)式為O₂+4e^－+2H₂O=4OH^－或3O₂+12e^－+6H₂O=12OH^－；（5）25℃時(shí)，K_sp[Fe(OH)₃]=2.63×10^－39，K_w=1.0×10^－14，F(xiàn)e(OH)₃+3H⁺Fe³⁺+3H₂O，固體和純液體不能寫入平衡常數(shù)表達(dá)式，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(Fe³⁺)/c³(H⁺)=[c(Fe³⁺)?c³(OH^－)]/[c³(H⁺)?c³(OH^－)]= K_sp[Fe(OH)₃]/K_w³=2.63×10^－39/(1.0×10^－14) ³=2.63×10³。