(2014•淮南二模)原子序数依次增大的四种短周期元素X、Y、Z、W,其相关信息如下表:

(2014•淮南二模)原子序数依次增大的四种短周期元素X、Y、Z、W,其相关信息如下表:
元素相关信息
XX的一种同素异形体是一种最软的矿物,常用于制造电极
YY的氢化物常温下呈气态,其水溶液能使酚酞试液变红
ZZ的最高价氧化物的水化物,在熔化状态下电离出离子数和电荷数均相等的阴阳离子
WW的基态原子的每个原子轨道均有电子填充,但只有一个未成对电子
(1)W位于元素周期表第______周期第______族,能说明X、Y非金属性强弱的依据是______(任写一点).
(2)X、Y形成的气态氢化物中,易溶于水的是______(用化学式表示,下同).Y和Z的氢化物熔点较高的是______.
(3)层状晶体g-X3Y4(用X3Y4表示),渗有少量金属或非金属后,常用于光催化分解水.水热法合成g-X3Y4是将W3X3Y3和ZY3在惰性气体中,在180℃反应12小时,再经洗涤除去食盐而制得.其化学方程式:
3NaN3+Cl3C3N3
180℃
.
惰性气体
C3N4+3NaCl+4N2
3NaN3+Cl3C3N3
180℃
.
惰性气体
C3N4+3NaCl+4N2

(4)g-X3Y4做催化剂,完全光分解水过程的基本原理,如图所示:
阳极反应过程为:
g-X3Y4+2hv→g-X3Y4+2h++2e
2H2O+2h+→2H2O+→2•OH+2H+
2•OH→H2O+[12O2
惊容大额 1年前 已收到1个回答 举报

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解题思路:X的一种同素异形体是一种最软的矿物,常用于制造电极,且X为短周期元素,则X为C元素;Y的氢化物常温下呈气态,其水溶液能使酚酞试液变红,Y的氢化物的水溶液呈碱性,则Y为N元素;Z的最高价氧化物的水化物,在熔化状态下电离出离子数和电荷数均相等的阴阳离子,且Z为短周期元素,其原子序数大于Y,则Z为Na元素;W的基态原子的每个原子轨道均有电子填充,但只有一个未成对电子,且W原子序数大于Z,为短周期元素,则W为Cl元素,再结合物质结构、性质分析解答.

X的一种同素异形体是一种最软的矿物,常用于制造电极,且X为短周期元素,则X为C元素;
Y的氢化物常温下呈气态,其水溶液能使酚酞试液变红,Y的氢化物的水溶液呈碱性,则Y为N元素;
Z的最高价氧化物的水化物,在熔化状态下电离出离子数和电荷数均相等的阴阳离子,且Z为短周期元素,其原子序数大于Y,则Z为Na元素;
W的基态原子的每个原子轨道均有电子填充,但只有一个未成对电子,且W原子序数大于Z,为短周期元素,则W为Cl元素,
(1)W为Cl元素,其原子核外有3个电子层、最外层有7个电子,则W位于第三周期第VIIA族,元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,酸性:硝酸>碳酸,所以非金属性N>C,
故答案为:三;ⅦA;硝酸比碳酸强;
(2)X是C元素、Y是N元素,X、Y形成的气态氢化物中,易溶于水的是NH3,因为氨气和水都是极性分子,根据相似相溶原理、氨气和水分子之间易形成氢键知,氨气极易溶于水;Y的氢化物是氨气、Z的氢化物是NaH,氨气属于分子晶体、NaH属于离子晶体,离子晶体熔点高于分子晶体,所以Y和Z的氢化物熔点较高的是NaH,故答案为:NH3;NaH;
(3)水热法合成g-C3N4是将Cl3C3N3和NaN3在惰性气体中,在180℃反应12小时,再经洗涤除去食盐而制得,同时该反应还生成氮气,则反应方程式为3NaN3+Cl3C3N3

180℃
./惰性气体]C3N4+3NaCl+4N2↑,故答案为:3NaN3+Cl3C3N3

180℃
.
惰性气体C3N4+3NaCl+4N2↑;
(4)光催化分解水是半导体材料C3N4在特定波长的光照下,电子激发形成空穴,电子转入导带,在导带和禁带形成带隙,带隙比分解水产生氢气和氧气的电位差要大很多,能实现电解水.导带中电子迁移到(通常是Pt等)表面,发生反应2H++2e-=H2↑;空穴迁移到禁带半导体表面,发生反应过程如题给所示,完成电解水的过程;电解质通常选用全氟磺酸膜作为质子交换介质,也可以用玻璃纤维强化的磷酸碳纤维介质.由于禁带的电位高,可以利用其氧化废水中还原性成分,降低污水COD等用途.由于过程中是利用光电池电解水,故而能量转化形式为:光能→电能→化学能,考虑到学生实际,所以答案可以简化为:光能→化学能,故答案为:2H++2e-=H2↑;光能→(电能→)化学能.

点评:
本题考点: 位置结构性质的相互关系应用.

考点点评: 以物质结构为基础,考查原子结构、分子结构,元素周期表和元素周期律,化学方程式的书写,电极反应式的书写,不同形式能量间的相互转化,理解电化学反应原理,难点是(4)题.

1年前

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