Question

18．A、B、C、D均為短周期元素，A和B是同周期相鄰的兩種元素，A和C是同主族相鄰的兩種元素，A、B、C三種元素的原子序數(shù)之和為31，D元素與A、B、C三種元素既不同周期，也不同主族，請回答：
（1）C元素在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族；
（2）A、B、D可組成一種離子化合物，是常見的化肥，其化學(xué)式為NH₄NO₃；
（3）A₂和D₂兩種物質(zhì)可以構(gòu)成一種新型的原電池，若原電池中電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則正極的電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）若將一充滿20mLBA₂和A₂混合氣體的大試管倒立于D₂A中，充分反應(yīng)后，在相同條件下，測得試管中余下5mL無色氣體，則原混合氣體中BA₂和A₂物質(zhì)的量之比為3：2或9：1．

Answer 1

分析 A、B、C、D均為短周期元素，A和B是同周期相鄰的兩種元素，A和C是同主族相鄰的兩種元素：A、B、C三種元素的原子序數(shù)之和為31，則A、B、C可能有如下幾種相對位置：

①設(shè)A的原子序數(shù)為x，則C為x-8，B為x+1，則x+x-8+x+1=31，解之得：x=$\frac{38}{3}$，不符合題意；
②設(shè)A的原子序數(shù)為x，則C為x-8，B為x-1，則x+x-8+x-1=31，解之得：x=$\frac{40}{3}$，不符合題意；
③設(shè)A的原子序數(shù)為x，則C為x+8，B為x+1，則x+x+8+x+1=31，解之得：x=$\frac{22}{3}$，不符合題意；
④設(shè)A的原子序數(shù)為x，則C為x+8，B為x-1，則x+x+8+x-1=31，解之得：x=8，則A為O元素，B為N元素，C為S元素，D元素與A、B、C三種元素既不是同周期，也不同主族，且為短周期元素，應(yīng)為H元素，根據(jù)原子的結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)的性質(zhì)解答該題．

解答 解：A、B、C、D均為短周期元素，A和B是同周期相鄰的兩種元素，A和C是同主族相鄰的兩種元素：A、B、C三種元素的原子序數(shù)之和為31，則A、B、C可能有如下幾種相對位置：

①設(shè)A的原子序數(shù)為x，則C為x-8，B為x+1，則x+x-8+x+1=31，解之得：x=$\frac{38}{3}$，不符合題意；
②設(shè)A的原子序數(shù)為x，則C為x-8，B為x-1，則x+x-8+x-1=31，解之得：x=$\frac{40}{3}$，不符合題意；
③設(shè)A的原子序數(shù)為x，則C為x+8，B為x+1，則x+x+8+x+1=31，解之得：x=$\frac{22}{3}$，不符合題意；
④設(shè)A的原子序數(shù)為x，則C為x+8，B為x-1，則x+x+8+x-1=31，解之得：x=8，則A為O元素，B為N元素，C為S元素，D元素與A、B、C三種元素既不是同周期，也不同主族，且為短周期元素，應(yīng)為H元素，
（1）C為S元素，原子核外有3個電子層，最外層電子為6，位于周期表中第三周期第ⅥA族，
故答案為：第三周期第ⅥA族；
（2）O、N、H可組成離子化合物，是一種常見的速效化肥，其化學(xué)式為：NH₄NO₃，
故答案為：NH₄NO₃；
（3）O₂和H₂兩種物質(zhì)可以構(gòu)成一種新型的原電池，若原電池中電解質(zhì)溶液為KOH溶液，氫氣與氧氣燃燒的總化學(xué)方程式為2H₂+O₂=2H₂O，電解質(zhì)溶液呈堿性，則正極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負(fù)極的電極方程式為：2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）若將一充滿20mL NO₂和O₂混合氣體的大試管倒立于H₂O中，充分反應(yīng)后，在相同條件下，測得試管中余下5mL無色氣體，二氧化氮和氧氣和水反應(yīng)方程式為4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，剩余氣體可能是O₂，也可能是NO，
當(dāng)剩余氣體是O₂時，根據(jù)方程式知，二氧化氮的體積=$\frac{20mL-5mL}{5}$×4=12mL，原混合氣體中氧氣的體積為：20mL-12mL=8mL，相同條件下物質(zhì)的量之比等于氣體體積之比，則原混合氣體中NO₂和O₂物質(zhì)的量之比=12mL：8mL=3：2；
當(dāng)剩余氣體是NO時，根據(jù)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO知，與水反應(yīng)的二氧化氮體積為一氧化氮的2倍，為5mL×2=10mL，再結(jié)合4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃知，混合氣體中
氧氣的體積為：$\frac{20mL-10mL}{5}$×1=2mL，原混合氣體中NO₂的體積為：20mL-2mL=18mL，相同條件下物質(zhì)的量之比等于氣體體積之比，則原混合氣體中NO₂和O₂物質(zhì)的量之比=18mL：2mL=9：1，
故答案為：3：2 或 9：1．

點(diǎn)評 本題考查位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的綜合應(yīng)用，題目濃度較大，通過討論推斷元素為解答關(guān)鍵，注意掌握原子結(jié)構(gòu)與元素周期律、元素周期表的關(guān)系，（4）為難點(diǎn)、易錯點(diǎn)，注意把握討論法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用．