Question

有关元素X、Y、Z、D、E的信息如下：

元素	有关信息
X	元素主要化合价为-2，原子半径为0.074nm
Y	所在主族序数与所在周期序数之差为4
Z	原子半径为0.102nm，其单质在X的单质中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰
D	最高价氧化物对应的水化物，能按1：1电离出电子数相等的阴、阳离子
E	其单质有多种同素异形体，一种为自然界中硬度最大

（1）画出Y的离子结构示意图______；
（2）写出D的最高价氧化物的水化物电离出的阴离子的电子式______；
（3）D₂ZX₃的溶液与Y的单质可能发生反应，其反应的离子方程式为______；
（4）用化学符号表示D2EX3的水溶液中各离子的浓度关系（列等式）______；
（5）已知ZX₂与X₂可发生反应：2ZX₂（g）+X₂（g）?2ZX₃（g）△H＜0；
当反应达到平衡时不断改变条件（不改变ZX₂、X₂、ZX₃的量），反应速率随时间的变化如图：
其中表示平衡混合物中ZX₃含量最高的一段时间是______；如t～t₁平衡常数为K₁，t₂～t₃平衡常数为K₂，则K₁______K₂
（填“大于”、“等于”或“小于”）．

Answer 1

【答案】分析：X的主要化合价是-2价，故X属于第ⅥA元素，X的原子半径为0.074nm，X为氧元素；
Y所在主族序数与所在周期序数之差为4，只有Cl元素符合，所以Y是氯元素；
Z原子半径为0.102nm，其单质在X的单质中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，所以Z是钾元素；
D最高价氧化物对应的水化物，能按1：1电离出电子数相等的阴、阳离子，说明D的最高价氧化物的水化物是碱，能按1：1电离出电子数相等的阴、阳离子，说明D是第ⅠA族的元素，该元素为常见元素，应为钠元素；
E其单质有多种同素异形体，一种为自然界中硬度最大，所以E是碳元素；
（1）根据离子结构示意图画出离子结构示意图；
（2）根据阴离子电子式的书写规则书写；
（3）亚硫酸根离子具有还原性，氯气具有氧化性，所以亚硫酸根离子和氯气能发生氧化还原反应；
（4）根据溶液中阴阳离子电荷守恒分析；
（5）根据平衡的移动判断平衡混合物中ZX₃含量最高的时间段，根据温度对化学平衡的影响判断平衡常数的大小．
解答：解：X的主要化合价是-2价，故X属于第ⅥA元素，X的原子半径为0.074nm，X为氧元素；
Y所在主族序数与所在周期序数之差为4，只有Cl元素符合，所以Y是氯元素；
Z原子半径为0.102nm，其单质在X的单质中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，所以Z是钾元素；
D最高价氧化物对应的水化物，能按1：1电离出电子数相等的阴、阳离子，说明D的最高价氧化物的水化物是碱，能按1：1电离出电子数相等的阴、阳离子，说明D是第ⅠA族的元素，该元素为常见元素，应为钠元素；
E其单质有多种同素异形体，一种为自然界中硬度最大，所以E是碳元素；
（1）氯原子得一个电子使最外层达到8个电子稳定结构，离子结构示意图为：，故答案为：；
（2）书写阴离子电子式时，要用方括号括起来，写出电荷和电性，氢氧根离子的电子式为：，故答案为：；
（3）亚硫酸根离子具有还原性，氯气有强氧化性，所以亚硫酸根离子和氯气能发生氧化还原反应生成盐酸和硫酸，
故答案为：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2Cl^-+2H⁺；
（4）该溶液中存在的阴离子有碳酸根离子、碳酸氢根离子和氢氧根离子，阳离子有钠离子和氢离子，溶液中阴阳离子电荷守恒，得c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）；
（5）2ZX₂（g）+X₂（g）?2ZX₃（g）△H＜0，该反应是反应前后气体体积减小的放热反应，
t～t₁时间段，正逆反应速率相等，是化学平衡状态，平衡不移动；t₁～t₂时间段，逆反应速率降低，正反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，生成物的浓度降低；t₂～t₃时间段，正逆反应速率相等，是化学平衡状态，平衡不移动；t₃～t₄时间段，正逆反应速率相等，是化学平衡状态，平衡不移动，但反应速率大于原来的反应速率，所以是向容器中加入了催化剂；t₄～t₅时间段，逆反应速率降低，正反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，生成物的浓度减低；t₅～t₆时间段，正逆反应速率相等，是化学平衡状态，平衡不移动．所以表示平衡混合物中ZX₃含量最高的一段时间是t～t₁；t～t₁平衡常数为K₁，t₂～t₃平衡常数为K₂，t～t₁与t₁～t₂相比，正逆反应速率都增大且不相等，可能是压强增大或温度升高，但t₁～t₂逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大，平衡向逆反应方向移动，该反应是一个气体体积减小且放热的反应，所以只能是升高温度导致平衡向逆反应方向移动；t₂～t₃时间段，正逆反应速率相等，是化学平衡状态，平衡不移动，所以；t₁～t₂和t₂～t₃时间段温度相同，该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，导致生成物的浓度降低，反应物的浓度升高，所以平衡常数减小，所以K₁大于 K₂．
故答案为：t～t₁；大于．
点评：本题考查了元素的判断、离子结构示意图的书写、电子式的书写、氧化还原反应等知识点，难度不大，会根据外界条件对化学平衡的影响来分析图象是解（5）题的关键．