Question

短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如图，其中Z所处的主族序数与周期序数相等，请回答下列问题：

短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如图，其中Z所处的主族序数与周期序数相等，请回答下列问题：（1）用符号表示X的一种核素：______．（2）Y的原子结构示意图为______．（3）W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发生反应，写出该反应的化学方程式并表示出电子转移的方向和数目：______．（4）298K、101kPa时，X、Z的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量a kJ和b kJ．已知Z的单质能将X从它的最高价氧化物中置换出来，请写出298K、101kPa时该置换反应的热化学方程式：______．

Answer 1

由短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置，可知X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期，Z所处的主族序数与周期序数相等，则Z为Al，可推知X为C元素、Y为N元素、W为S元素．
（1）X为碳元素，它的一种核素为：¹²C（或¹³C、¹⁴C），故答案为：¹²C（或¹³C、¹⁴C）；
（2）N元素原子核外有7个电子，有2个电子层，各层电子数为2、5，其原子结构示意图为，故答案为：；
（3）硫与浓硫酸反应生成二氧化硫与水，反应方程式为：S+2H₂SO₄（浓）

△   .

 3SO₂↑+2H₂O，反应中转移电子数为4，标出电子转移数目与方向为：（浓）

△   .

3SO₂↑+2H₂O，
故答案为：（浓）

△   .

3SO₂↑+2H₂O；
（4）在298K下，C、Al的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量a kJ和b kJ，则热化学方程式为：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-aKJ/mol
②4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4bKJ/mol
铝单质将碳从CO₂中置换出来生成3molC的单质的方程式为：4Al+3CO₂=2Al₂O₃+3C，
由盖斯定律可知，②-①×3可得：4Al（s）+3CO₂（g）=2Al₂O₃（s）+3C（s），△H=-4bkJ/mol-（-akJ/mol）×3=（3a-4b）kJ/mol，
故答案为：4Al（s）+3CO₂（g）=2Al₂O₃（s）+3C（s）△H=（3a-4b）kJ/mol．