Question

20．圖1是部分短周期元素的常見化合價(jià)與原子序數(shù)的關(guān)系圖：

（1）元素F在周期表中的位置第三周期ⅣA族．
（2）用電子式表示DH的形成過程，其所含化學(xué)鍵類型為離子鍵．
（3）C、D、G對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單離子半徑大小順序是S^2-＞O^2-＞Na⁺．
（用離子符號(hào)回答）
（4）某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖2，證明A、B、F的非金屬性強(qiáng)弱關(guān)系：
①溶液a和溶液b分別為硝酸，飽和NaHCO₃溶液．
②溶液c中的離子反應(yīng)方程式為SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-．
③請(qǐng)從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋非金屬性B＞A的原因氮和碳同一周期，但氮原子的核電荷數(shù)大、原子半徑小，氮原子核對(duì)最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強(qiáng)
（5）將1mol D₂C₂投入200mL 3mol/L EH₃溶液中，
①轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol．
②用一個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式表示該反應(yīng)10Na₂O₂+6AlCl₃+6H₂O=4Al（OH）₃↓+2NaAlO₂+5O₂↑+18NaCl．

Answer 1

分析 根據(jù)圖1知，A、F最高化合價(jià)都是4，二者屬于第IVA族元素，且原子序數(shù)F＞A，則A是C元素、F是Si元素；
B的最高正價(jià)是+5價(jià)，且原子序數(shù)大于A而小于F，為N元素；
C只有-2價(jià)，為O元素；
D最高正價(jià)是+1價(jià)，且原子序數(shù)大于C，所以為Na元素；
E元素最高正化合價(jià)是+3價(jià)，且原子序數(shù)大于D，則E是Al元素；
G元素最高正價(jià)是+6價(jià)，為S元素；
H最高正價(jià)是+7價(jià)，且是短周期元素，所以是Cl元素；
（1）F是P元素，主族元素原子核外電子層數(shù)與其周期數(shù)相等、最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等；
（2）NaCl是離子化合物，鈉離子和氯離子之間存在離子鍵；
（3）離子電子層數(shù)越多，其離子半徑越大，電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減�。�
（4）由裝置圖可知，實(shí)驗(yàn)原理是利用強(qiáng)酸制備弱酸，硝酸易揮發(fā)，為防止干擾應(yīng)除去，故錐形瓶中產(chǎn)生二氧化碳，應(yīng)為硝酸與碳酸鹽反應(yīng)，溶液b吸收揮發(fā)的硝酸，應(yīng)為飽和的碳酸氫鈉，燒杯中應(yīng)是二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸；
（5）①反應(yīng)中過氧化鈉起氧化劑、還原劑作用，各占一半，結(jié)合O元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子；
②將1mol Na₂O₂投入200mL 3mol/L AlCl₃溶液中，生成NaOH 2mol、0.5mol氧氣，AlCl₃溶的物質(zhì)的量為0.6mol，1：4＜n（AlCl₃）：n（NaOH）=3：10＜1：3，故生成Al（OH）₃、AlO₂^-，溶液中溶質(zhì)為偏鋁酸鈉、氯化鈉，根據(jù)電荷守恒可知反應(yīng)中n（AlO₂^-）=2mol-0.6mol×3=0.2mol，根據(jù)Al元素守恒可知，n[Al（OH）₃]=0.6mol-0.2mol=0.4mol，確定n[Al（OH）₃]：n（AlO₂^-）：n（氧氣），配平書寫．

解答 解：根據(jù)圖1知，A、F最高化合價(jià)都是4，二者屬于第IVA族元素，且原子序數(shù)F＞A，則A是C元素、F是Si元素；
B的最高正價(jià)是+5價(jià)，且原子序數(shù)大于A而小于F，為N元素；
C只有-2價(jià)，為O元素；
D最高正價(jià)是+1價(jià)，且原子序數(shù)大于C，所以為Na元素；
E元素最高正化合價(jià)是+3價(jià)，且原子序數(shù)大于D，則E是Al元素；
G元素最高正價(jià)是+6價(jià)，為S元素；
H最高正價(jià)是+7價(jià)，且是短周期元素，所以是Cl元素；
（1）F是P元素，主族元素原子核外電子層數(shù)與其周期數(shù)相等、最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等，P元素原子核外有3個(gè)電子層、最外層電子數(shù)是5，所以位于第三周期ⅣA族，故答案為：第三周期ⅣA族；
（2）NaCl是離子化合物，鈉離子和氯離子之間存在離子鍵，其形成過程為，故答案為：；離子鍵；
（3）離子電子層數(shù)越多，其離子半徑越大，電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，離子半徑大小順序是S^2-＞O^2-＞Na⁺，故答案為：S^2-；O^2-；Na⁺；
由裝置圖可知，實(shí)驗(yàn)原理是利用強(qiáng)酸制備弱酸，硝酸易揮發(fā)，為防止干擾應(yīng)除去，故錐形瓶中產(chǎn)生二氧化碳，應(yīng)為硝酸與碳酸鹽反應(yīng)，溶液b吸收揮發(fā)的硝酸，應(yīng)為飽和的碳酸氫鈉，燒杯中應(yīng)是二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸，
①由上述分析可知，溶液a為硝酸，溶液b為飽和NaHCO₃溶液，故答案為：硝酸；飽和NaHCO₃溶液；
②溶液c中的離子方程式為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2- 或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-
故答案為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2- 或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
③碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數(shù)大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對(duì)最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強(qiáng)，因此氮元素的非金屬性強(qiáng)于碳元素，
故答案為：碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數(shù)大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對(duì)最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強(qiáng)；
（5）①Na₂O₂投AlCl₃溶液中，先與水生成氫氧化鈉與氧氣，反應(yīng)中過氧化鈉起氧化劑、還原劑作用，各占一半，起還原劑的過氧化鈉中O元素化合價(jià)有-1升高為0價(jià)，故0.5molNa₂O₂費(fèi)用轉(zhuǎn)移電子為1mol×$\frac{1}{2}$×2×[0-（-1）]=1mol，
故答案為：1mol；
②將1mol Na₂O₂投入200mL 3mol/L AlCl₃溶液中，生成NaOH 2mol、0.5mol氧氣，AlCl₃溶的物質(zhì)的量為0.6mol，1：4＜n（AlCl₃）：n（NaOH）=3：10＜1：3，故生成Al（OH）₃、AlO₂^-，溶液中溶質(zhì)為偏鋁酸鈉、氯化鈉，根據(jù)電荷守恒可知反應(yīng)中n（AlO₂^-）=2mol-0.6mol×3=0.2mol，根據(jù)Al元素守恒可知，n[Al（OH）₃]=0.6mol-0.2mol=0.4mol，確定n[Al（OH）₃]：n（AlO₂^-）：n（氧氣），
n[Al（OH）₃]：n（AlO₂^-）：n（氧氣）=0.4mol：0.2mol：0.5mol=4：2：5，
化學(xué)反應(yīng)方程式為：10Na₂O₂+6AlCl₃+6H₂O=4Al（OH）₃↓+2NaAlO₂+5O₂↑+18NaCl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查元素周期表和元素周期律的綜合應(yīng)用、化學(xué)方程式的計(jì)算、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，難點(diǎn)是性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和化學(xué)方程式的計(jì)算，注意（5）題發(fā)生的反應(yīng)及各個(gè)物理量之間的關(guān)系，題目難度中等．