Question

11．A、B、C、D、E、F六種元素為原子序數(shù)依次增大的短周期元素．A為原子半徑最小的元素，A和B可形成4原子10電子的分子X(jué)；C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層的3倍； D原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半；E是地殼中含量最多的金屬元素；F元素的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為6．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）B、C、D、E、F五種元素原子半徑由大到小的順序是Na＞Al＞Cl＞N＞O．
（2）A和C按原子個(gè)數(shù)比1：l形成4原子分子Y，則Y的結(jié)構(gòu)式是H-O-O-H．
（3）分子X(jué)的電子式是；D可以在液態(tài)X中發(fā)生類(lèi)似于與A₂C的反應(yīng)，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑．
（4）E的單質(zhì)可溶于A、C、D形成的化合物Z的水溶液中．拉曼光譜證實(shí)此反應(yīng)生成的陰離子主要以E（CA）₄^-的形式存在，寫(xiě)出E溶于Z溶液的離子方程式：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑．
（5）工業(yè)品Z的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純．電解槽內(nèi)裝有陽(yáng)離子交換膜（只允許陽(yáng)離子通過(guò)），其工作原理如圖所示．
①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．若電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，該極得到1.12升氣體（標(biāo)況）．
②通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH增大（“增大”、“減小”或”不變”）．
③除去雜質(zhì)后的Z溶液從液體出口B（填寫(xiě)“A”或“B”）導(dǎo)出．
（6）以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法．已知：
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ/mol
CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ/mol
CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO₂（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六種元素為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，A為原子半徑最小的元素，則A為H元素；A和B可形成4原子10電子的分子X(jué)，則B為N元素，X為NH₃；C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故C為O元素； D原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半，則最外層電子數(shù)為1，處于IA族，原子序數(shù)大于氧，故D為Na；E是地殼中含量最多的金屬元素，則E為Al；F元素的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為6，最外層電子數(shù)為7，原子序數(shù)大于Al，故F為Cl．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大原子半徑減小，電子層越多原子半徑越大；
（2）A和C按原子個(gè)數(shù)比1：l形成4原子分子Y為H₂O₂，分子中氧原子之間形成1對(duì)共用電子對(duì)，氧原子與氫原子之間形成1對(duì)共用電子對(duì)；
（3）分子X(jué)為NH₃，Na可以在液態(tài)NH₃中發(fā)生類(lèi)似于與H₂O的反應(yīng)，類(lèi)比Na與水的反應(yīng)可知，反應(yīng)生成NaNH₂、H₂；
（4）A、C、D形成的化合物Z為NaOH，Al溶液氫氧化鈉水溶液中生成的陰離子主要以Al（OH）₄^-的形式存在，反應(yīng)生成NaAl（OH）₄與H₂；
（5）①陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子放電生成氧氣與水，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根據(jù)的電極反應(yīng)式計(jì)算生成氧氣物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計(jì)算氧氣體積；
②通電開(kāi)始后，陰極發(fā)生反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極區(qū)域氫離子濃度降低；
③鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜加入右室，右室最終得到NaOH；
（6）根據(jù)蓋斯定律，已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算．

解答 解：A、B、C、D、E、F六種元素為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，A為原子半徑最小的元素，則A為H元素；A和B可形成4原子10電子的分子X(jué)，則B為N元素，X為NH₃；C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層的3倍，原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故C為O元素； D原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半，則最外層電子數(shù)為1，處于IA族，原子序數(shù)大于氧，故D為Na；E是地殼中含量最多的金屬元素，則E為Al；F元素的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為6，最外層電子數(shù)為7，原子序數(shù)大于Al，故F為Cl．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大原子半徑減小，電子層越多原子半徑越大，故原子半徑：Na＞Al＞Cl＞N＞O，
故答案為：Na＞Al＞Cl＞N＞O；
（2）A和C按原子個(gè)數(shù)比1：l形成4原子分子Y為H₂O₂，分子中氧原子之間形成1對(duì)共用電子對(duì)，氧原子與氫原子之間形成1對(duì)共用電子對(duì)，故其結(jié)構(gòu)式為：H-O-O-H，
故答案為：H-O-O-H；
（3）分子X(jué)為NH₃，電子式是；Na可以在液態(tài)NH₃中發(fā)生類(lèi)似于與H₂O的反應(yīng)，類(lèi)比可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑，
故答案為：；2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑；
（4）A、C、D形成的化合物Z為NaOH，Al溶液氫氧化鈉水溶液中生成的陰離子主要以Al（OH）₄^-的形式存在，該反應(yīng)離子方程式為：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑；
（5）①陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氧根離子放電生成氧氣與水，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，若電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，陽(yáng)極得到氧氣為$\frac{0.2mol}{4}$=0.05mol，氧氣體積為0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；1.12；
②通電開(kāi)始后，陰極發(fā)生反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，氫離子濃度降低，附近溶液pH增大，
故答案為：增大；
③鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜加入右室，除去雜質(zhì)后的NaOH溶液從液體出口B導(dǎo)出，
故答案為：B；
（6）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ/mol
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①×2-②得：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)位置性質(zhì)綜合應(yīng)用，題目比較綜合，涉及原子半徑比較、電子式、結(jié)構(gòu)式、電解原理及應(yīng)用、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)等，關(guān)鍵是明確元素種類(lèi)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．