Question

3．氯元素的單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)生活中都很重要．回答下列問題：
（1）與氯元素同族的短周期元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為．
（2）與氯元素同周期的離子半徑最小的元素的單質(zhì)是Al，它的冶煉方法是電解法，冶煉時(shí)常加入冰晶石（Na₃AlF₆），作用是熔劑，電解時(shí)陽(yáng)極材料要定期更換，原因是陽(yáng)極石墨在高溫下與陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣發(fā)生反應(yīng)而消耗．
（3）某烴在一定條件下和氯氣反應(yīng)生成1，2-二氯-3，3-二甲基戊烷．
①如果該烴是烯烴，則可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是CH₂=CH-C（CH₃）₂-CH₂CH₃，
②如果該烴是炔烴，則可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是HC≡C-C（CH₃）₂-CH₂CH₃，
③該烴加氫后生成物的同分異構(gòu)M的一氯代物有3種，則M的名稱是2，4-二甲基戊烷．
（4）工業(yè)上，通過如下轉(zhuǎn)化可制得KClO₃晶體：
NaCl溶液 $→_{Ⅰ}^{80℃電解}$  NaClO₃溶液 $→_{Ⅱ}^{室溫KCl}$ KClO₃晶體
①完成Ⅰ中反應(yīng)的總化學(xué)方程式：NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO₃+3H₂↑．
②Ⅱ中轉(zhuǎn)化的基本反應(yīng)類型是復(fù)分解反應(yīng)，該反應(yīng)過程能析出KClO₃晶體而無(wú)其他晶體析出的原因是室溫下，氯酸鉀在水中的溶解度明顯小于其他晶體．
（5）一定條件下，在水溶液中1mol Cl^-、ClO${\;}_{x}^{-}$（x=1，2，3，4）的能量（kJ）相對(duì)大小如圖所示．
①D是ClO₄^-（填離子符號(hào)）．
②A+C→B反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3ClO^-（aq）═ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol （用離子符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 （1）與氯元素同族的短周期元素為F；
（2）與氯元素同周期的離子半徑最小的元素的單質(zhì)是鋁，工業(yè)用電解氧化鋁的方法冶煉鋁，加入冰晶石可降低熔點(diǎn)；
（3）某烴在一定條件下和氯氣反應(yīng)生成1，2-二氯-3，3-二甲基戊烷，C=C或C≡C只能位于1、2C原子之間；
（4）①電解時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯酸根離子、陰極上氫離子放電生成氫氣；
②兩種化合物相互交換成分生成另外的兩種化合物的反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)，相同溫度下，溶解度小的物質(zhì)先析出；
（5）一定條件下，在水溶液1 mol Cl^-、ClO_x^-（x=1，2，3，4，）的能量（kJ）相對(duì)大小如圖所示．
①D中Cl元素化合價(jià)為+7價(jià)，據(jù)此判斷x值；
②B→A+C，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得該反應(yīng)方程式為3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反應(yīng)熱=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol．

解答 解：（1）與Cl同一主族是短周期元素是F元素，F(xiàn)原子核外有2個(gè)電子層、最外層7個(gè)電子，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
（2）與氯元素同周期的離子半徑最小的元素的單質(zhì)是鋁，工業(yè)用電解氧化鋁的方法冶煉鋁，加入冰晶石可降低熔點(diǎn)，電解時(shí)陽(yáng)極材料要定期更換，原因是陽(yáng)極石墨在高溫下與陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣發(fā)生反應(yīng)而消耗，
故答案為：Al；熔劑；陽(yáng)極石墨在高溫下與陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣發(fā)生反應(yīng)而消耗；
（3）某烴在一定條件下和氯氣反應(yīng)生成1，2-二氯-3，3-二甲基戊烷．
①如果該烴是烯烴，則可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是CH₂=CH-C（CH₃）₂-CH₂CH₃，故答案為：CH₂=CH-C（CH₃）₂-CH₂CH₃；
②如果該烴是炔烴，則可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是HC≡C-C（CH₃）₂-CH₂CH₃，故答案為：HC≡C-C（CH₃）₂-CH₂CH₃；
③該烴加氫后生成物的同分異構(gòu)M的一氯代物有3種，應(yīng)為CH₃CH（CH₃）CH₂CH（CH₃）CH₃，則M的名稱是2，4-二甲基戊烷，故答案為：2，4-二甲基戊烷；
（4）①電解時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯酸根離子、陰極上氫離子放電生成氫氣，所以反應(yīng)方程式為NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO₃+3H₂↑，
故答案為：NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO₃+3H₂↑；
②NaClO₃轉(zhuǎn)化為KClO₃，說(shuō)明該反應(yīng)中兩種物質(zhì)相互交換離子生成鹽，為復(fù)分解反應(yīng)，相同溫度下，溶解度小的物質(zhì)先析出，室溫下KClO₃在水中的溶解度明顯小于其它晶體，所以先析出KClO₃；
故答案為：復(fù)分解反應(yīng)；室溫下，氯酸鉀在水中的溶解度明顯小于其他晶體；
（4）①根據(jù)圖象知，D中Cl元素化合價(jià)為+7價(jià)，所以ClO_x^-中x為4，則D為ClO₄^-；
故答案為：ClO₄^-；
②B→A+C發(fā)生反應(yīng)：3 ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，根據(jù)離子能量可知，反應(yīng)熱△H=53kJ/mol+2×0kJ/mol-3×60kJ/mol=-117kJ/mol，故反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：3ClO^-（aq）═ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol，
故答案為：3ClO^-（aq）═ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及原子結(jié)構(gòu)、物質(zhì)性質(zhì)、元素周期律、蓋斯定律的應(yīng)用、電子式等知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)考查學(xué)生分析問題、解答問題能力，知道金屬性、非金屬性強(qiáng)弱判斷方法，題目難度中等．