Question

13．隨原子序數(shù)的遞增，八種短周期元素（用字母X等表示）原子半徑的相對(duì)大小、最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)的變化如圖1所示．

根據(jù)判斷出的元素回答問(wèn)題：
（1）z在元素周期表的位置是第二周期VA族．
（2）比較d、f簡(jiǎn)單離子的半徑大小（用化學(xué)符號(hào)表示，下同）O^2-＞Al³⁺；比較d、g元素的簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性大小H₂O＞H₂S．
（3）任選上述元素組成一種四原子共價(jià)化合物，寫(xiě)出其電子式 （或）．
（4）已知1mol固體e的單質(zhì)在足量d₂氣體中燃燒，恢復(fù)至室溫，放出255.5kJ熱量，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1．
（5）由上述元素組成的離子化合物 Q：eh 和 W：e₂gd₄，若電解含2molQ和2molW的混合水溶液，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生44.8L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，且不考慮氣體的溶解和損失）時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6mol．
（6）上述元素可組成鹽R：zx₄f（gd₄）₂．向盛有10mL1mol•L^-1R溶液的燒杯中滴加1mol•L^-1 NaOH溶液，沉淀物質(zhì)的量隨NaOH溶液體積變化示意圖如圖2：
①R溶液中，離子濃度由大到小的順序是c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
②寫(xiě)出m點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O．
③若在R溶液中改加20mL 1.2mol•L^-1Ba（OH）₂溶液，充分反應(yīng)后，溶液中產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量為0.022mol．

Answer 1

分析 從圖中的化合價(jià)和原子半徑的大小，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素．
（1）Z是N元素，在元素周期表的位置是第二周期VA族；
（2）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小；非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)氫化物越穩(wěn)定；
（3）四原子共價(jià)化合物，可以是NH₃、H₂O₂、C₂H₂等；
（4）1molNa的單質(zhì)在足量O₂中燃燒生成Na₂O₂（s），放出255.5kJ熱量，2molNa反應(yīng)放出熱量為511kJ，注明聚集狀態(tài)、反應(yīng)熱書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（5）電解含2mol NaCl和2molNa₂SO₄的混合水溶液，陽(yáng)極產(chǎn)生44.8L氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下物質(zhì)的量為2mol，
陽(yáng)極首先發(fā)生反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，然后發(fā)生反應(yīng)：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（6）①R是NH₄Al（SO₄）₂，溶液中Al³⁺、NH₄⁺均水解使溶液呈酸性，但Al³⁺比 NH₄⁺水解程度更大；
②m點(diǎn)過(guò)程中加入氫氧化鈉，沉淀物質(zhì)的量不變，是NH₄⁺與OH^-反應(yīng)生成NH₃•H₂O；
③根據(jù)n=cV計(jì)算n（Al³⁺ ）、n（NH₄⁺）、n（SO₄^2-）、n（Ba²⁺）、n（OH^-），根據(jù)SO₄^2-、Ba²⁺中不足量的離子的物質(zhì)的量計(jì)算生成BaSO₄的物質(zhì)的量，依次發(fā)生：Al³⁺+OH^-=Al（OH）₃↓、NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，根據(jù)方程式計(jì)算生成Al（OH）₃的物質(zhì)的量，進(jìn)而二者計(jì)算生成固體總物質(zhì)的量．

解答 解：從圖中的化合價(jià)和原子半徑的大小，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素．
（1）Z為N元素，在元素周期表的位置是第二周期VA族，故答案為：第二周期VA族；
（2）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑：r（O^2-）＞r（Al³⁺），非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)氫化物越穩(wěn)定，故穩(wěn)定性：H₂O＞H₂S，
故答案為：O^2-；Al³⁺；H₂O；H₂S；
（3）四原子共價(jià)化合物，可以是NH₃、H₂O₂、C₂H₂等，其電子式為： （或），
故答案為： （或）；
（4）1molNa的單質(zhì)在足量O₂中燃燒生成Na₂O₂（s），放出255.5kJ熱量，2molNa反應(yīng)放出熱量為511kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1，
故答案為：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1；
（5）電解含2mol NaCl和2molNa₂SO₄的混合水溶液，陽(yáng)極產(chǎn)生44.8L氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下物質(zhì)的量為2mol，
陽(yáng)極首先發(fā)生反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，反應(yīng)產(chǎn)生1mol氯氣，轉(zhuǎn)移2mol電子，然后發(fā)生反應(yīng)：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，n（O2）=2mol-1mol=1mol，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是4mol，所以電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為6mol，
故答案為：6；
（6）①鹽NH₄Al（SO₄）₂在溶液中發(fā)生電離：NH₄Al（SO₄）₂=NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-，NH₄⁺、Al³⁺發(fā)生水解反應(yīng)，消耗水電離產(chǎn)生的OH^-，使溶液中c（H⁺）增大，當(dāng)最終溶液達(dá)到平衡時(shí)，c（H⁺）＞c（OH^-），溶液顯酸性；由于Al³⁺水解程度大于NH₄⁺，因此c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺），鹽水解程度是微弱的，主要以鹽電離產(chǎn)生的離子存在，因此溶液中離子濃度大小關(guān)系是：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
②m點(diǎn)過(guò)程中加入氫氧化鈉，沉淀物質(zhì)的量不變，是NH₄⁺與OH^-反應(yīng)生成NH₃•H₂O，離子方程式為NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
③10mL 1mol•L^-1 NH₄Al（SO₄）₂溶液中Al³⁺ 物質(zhì)的量為0.01mol，NH₄⁺的物質(zhì)的量為0.01mol，SO₄^2-的物質(zhì)的量為0.02mol，20mL 1.2 mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中Ba²⁺物質(zhì)的量為0.024mol，OH^-為0.048mol，
由SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，可知SO₄^2-不足，故可以得到0.02mol BaSO₄，
     Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
0.01mol 0.03mol 0.01mol
反應(yīng)剩余OH^-為0.048mol-0.03mol=0.018mol，
    NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O
0.01mol 0.01mol
反應(yīng)剩余OH^-為0.018mol-0.01mol=0.008mol，
   Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
0.008mol 0.008mol
故得到Al（OH）₃沉淀為0.01mol-0.008mol=0.002mol
則最終得到固體為0.02mol+0.002mol=0.022mol，
故答案為：0.022．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)位置性質(zhì)關(guān)系、離子半徑的大小比較、元素周期律、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、離子濃度大小比較、化學(xué)圖象及化學(xué)計(jì)算，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．