Question

13．已知三角錐形分子E和直線形分子G反應，生成兩種直線形分子L和M（組成E、G、L、M分子的元素原子序數(shù)均小于10）如圖

回答下列問題：
（1）M的電子式．
（2）E是由極性鍵構成的極性分子（填“極性”或“非極性”）．
（3）組成G的元素在周期表中的位置第二周期第ⅦA族．
（4）上述反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為3：2．
（5）根據(jù)H₂O在化學反應中的作用，按要求完成下列氧化還原反應的化學方程式：
①H₂O只作氧化劑：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
②H₂O只作還原劑：2F₂+2H₂O=4HF+O₂
③H₂O既作氧化劑，又作還原劑：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
④H₂O既不作氧化劑，又不作還原劑：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．

Answer 1

分析 由題意知，E是三角錐形分子，M是雙原子分子且原子間形成三對共用電子，E和M必定是NH₃和N₂，G和L都是雙原子分子且G是單質，則G是F₂，也可能為Cl₂（不可能是O₂，因為NH₃與O₂反應生成NO和H₂O，不符合上述生成物的結構要求），組成E、G、L、M分子的元素原子序數(shù)均小于10，所以L是HF．圖示反應為：2NH₃+3F₂=6HF+N₂．
（1）M是N₂，氮氣分子中兩個氮原子共用3對電子；
（2）由不同種元素的原子形成共價鍵為極性鍵，空間結構不對稱為極性分子；
（3）G是F₂，根據(jù)氟元素原子結構判斷其在周期表中的位置；
（4）2NH₃+3F₂=6HF+N₂，反應中NH₃是還原劑、F₂是氧化劑，根據(jù)得失電子守恒計算；
（5）氧化還原反應中，所含元素化合價降低的反應物為氧化劑，所含元素化合價升高的反應物為還原劑，水中氫元素為+1價，降價時水表現(xiàn)為氧化性，水中氧元素化合價為-2價，升價時水表現(xiàn)還原性，據(jù)此分析解答．

解答 解：組成E、G、L、M分子的元素原子序數(shù)均小于10，由反應物和生成物的結構式可知，G、M為單質，E、L為化合物，M為含有3個共用電子對的單質，應為N₂，則E為NH₃，G可能為F₂，二者都能與NH₃發(fā)生反應，有原子半徑的大小可知，G應為F₂，則L為HF．
（1）氮氣中形成3對共用電子對，電子式為：，
故答案為：；
（2）由不同種元素的原子形成共價鍵為極性鍵，E是NH₃，含有N-H鍵，為極性鍵，NH₃中N原子形成3個δ鍵，有1個孤電子對，為sp³雜化，分子構型為三角錐形，空間結構不對稱為極性分子，
故答案為：極性、極性；
（3）主族元素周期數(shù)=電子層數(shù)、主族族序數(shù)=最外層電子數(shù)，G是F₂，氟原子結構示意圖是，故G處于第二周期第ⅦA族，
故答案為：第二周期第ⅦA族；
（4）由反應2NH₃+3F₂=6HF+N₂可知，反應中N元素化合價由-3價變?yōu)?價，化合價升高被氧化，F(xiàn)元素化合價由0價變?yōu)?1價，化合價降低被還原，所以NH₃是還原劑、F₂是氧化劑，3mol氧化劑氟氣與2mol還原劑氨氣轉移電子相等，則氧化劑與還原劑的物質的量之比為3：2，
故答案為：3：2．
（5）①鈉與水反應中，水中的氫元素化合價降低，氧元素化合價不變，水只作氧化劑，方程式：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑；
故答案為；2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑；
②水與氟氣反應中，水中氫元素化合價不變，氧元素化合價升高，水只作還原劑，方程式：2F₂+2H₂O=4HF+O₂；
故答案為：2F₂+2H₂O=4HF+O₂；
③電解水生成氫氣和氧氣，反應中水中的氫元素化合價降低，氧元素化合價升高，水既做氧化劑又做還原劑，方程式：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；
故答案為：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；
④過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，反應中水中的氫元素、氧元素化合價都不變，水既不是氧化劑又不是還原劑，方程式：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
故答案為；2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．

點評 本題考查無機物的推斷、氧化還原反應化學方程式的書寫，題目難度中等，明確氧化還原反應中氧化劑、還原劑概念、根據(jù)分子的結構示意圖判斷物質的種類為解答該題的關鍵．