Question

9．隨原子序數遞增，八種短周期元素（用字母x等表示）原子半徑的相對大小、最高正價或最低負價的變化如下圖所示

根據判斷出的元素回答問題：
（1）h在周期表中的位置是第3周期ⅦA族
（2）d、e、g常見離子半徑由大到小的順序（用化學式表示，下同）：S^2-＞O^2-＞Na⁺
（3）f的最高價氧化物與e的最高價氧化物對應水化物反應的離子方程式Al₂O₃+2OH^-+3H₂0=2[Al（OH）₄]^-
（4）z與x組成的4核18電子微粒的結構式為
該微粒與空氣形成一種堿性燃料電池，該電池放電時，負極反應為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑
（5）已知1mole的單質在足量d₂中燃燒，恢復至室溫，放出255.5kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1
（6）由上述八種元素中的四種組成的兩種酸式鹽發(fā)生反應的離子方程式：H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O
（7）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20ml 1.2mol•L^-1Ba（OH）₂溶液，充分反應后，溶液中產生沉淀的物質的量為0.022mol．

Answer 1

分析 從圖中的化合價、原子半徑的大小及原子序數，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）h是Cl元素，位于第3周期ⅤⅡA族；
（2）電子層結構相同的離子，核電荷數越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大；
（3）f的最高價氧化物是Al₂O₃，e的最高價氧化物對應水化物是NaOH，二者反應生成Na[Al（OH）₄]；
（4）N和H組成的4核18電子微粒是N₂H₄，由共價鍵構成，在該堿性燃料電池放電時，負極上N₂H₄失去電子生成N₂；
（5）鈉在氧氣中燃燒生成過氧化鈉，反應方程式為：2Na+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Na₂O₂，計算2mol鈉反應放出放出的熱量，注明物質的聚集狀態(tài)與反應熱書寫熱化學方程式；
（6）由上述八種元素中的四種組成的兩種酸式鹽能夠發(fā)生反應，這兩種酸式鹽應為硫酸的酸式鹽和亞硫酸的酸式鹽；
（7）R是NH4Al（SO4）₂，根據n=cV計算n（Al³⁺ ）、n（NH₄⁺）、n（SO₄^2-）、n（Ba²⁺）、n（OH^-），根據SO₄^2-、Ba²⁺中不足量的離子的物質的量計算生成BaSO₄的物質的量，依次發(fā)生：Al³⁺+OH^-=Al（OH）₃↓、NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，根據方程式計算生成Al（OH）₃的物質的量，進而二者計算生成沉淀總物質的量．

解答 解：從圖中的化合價、原子半徑的大小及原子序數，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）h是Cl元素，有三個電子層，最外層電子數為7，位于第3周期ⅤⅡA族，
故答案為：第3周期ⅦA族；
（2）電子層結構相同的離子，核電荷數越大離子半徑越小，故離子半徑：O^2-＞Na⁺，O^2-和Na⁺2個電子層，而S^2-3個電子層，所以S^2-半徑最大，
故答案為：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（3）f的最高價氧化物是Al₂O₃，e的最高價氧化物對應水化物是NaOH，二者反應生成Na[Al（OH）₄]，離子方程式為Al₂O₃+2OH^-+3H₂0=2[Al（OH）₄]^-，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-+3H₂0=2[Al（OH）₄]^-；
（4）N和H組成的4核18電子微粒是N₂H₄，由共價鍵構成，結構式為，
N₂H₄與空氣形成一種堿性燃料電池，該電池放電時，負極上N₂H₄失去電子生成N₂，負極電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
故答案為：；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑
（5）鈉在氧氣中燃燒生成過氧化鈉，反應方程式為：2Na+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Na₂O₂，2mol鈉反應放出放出的熱量為255.5kJ×2=511kJ，反應熱化學方程式為：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1，
故答案為：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1．
（6）由上述八種元素中的四種組成的兩種酸式鹽能夠發(fā)生反應，這兩種酸式鹽應為硫酸的酸式鹽和亞硫酸的酸式鹽，反應的離子方程式為H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O，
故答案為：H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O；
（7）10mL 1mol•L^-1 NH₄Al（SO₄）₂溶液中Al³⁺ 物質的量為0.01mol，NH₄⁺的物質的量為0.01mol，SO₄^2-的物質的量為0.02mol，20mL 1.2 mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中Ba²⁺物質的量為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 
反應剩余OH^-為0.048mol-0.03mol=0.018mol，
NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O
0.01mol 0.01mol
反應剩余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．

點評 本題考查結構位置性質關系、離子半徑的大小比較、元素周期律、熱化學方程式書寫、離子濃度大小比較、化學反應方程式的化學計算，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．