Question

12．已知A、B、C、D、E、F、G為七種短周期的主族元素，原子序數(shù)依次增大．已知：A、F的最外層電子數(shù)分別等于各自的電子層數(shù)，其中A的單質(zhì)在常溫下為氣體．C與B、G在元素周期表中處于相鄰位置，這三種元素最外層電子數(shù)之和為17，質(zhì)子數(shù)之和為31．D與F同周期，且在該周期中D元素的原子半徑最大（稀有氣體除外）．根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）B、C、G的氫化物中穩(wěn)定性最強(qiáng)的是H₂O（填化學(xué)式），沸點(diǎn)最高的是H₂O （填化學(xué)式）．
（2）D、E、F形成的簡(jiǎn)單離子半徑由大到小的順序?yàn)镹a⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺（用離子符號(hào)表示）．
（3）A與B能形成離子化合物BA₅，該物質(zhì)能與水劇烈反應(yīng)生成一種氣體和一種堿，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH₄H+H₂O=H₂↑+NH₃•H₂O
（4）D的碳酸氫鹽溶液與稀硫酸混合，當(dāng)生成11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體（不考慮氣體溶解）時(shí)放熱6.32kJ，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)離子方程式HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1．
（5）科學(xué)家猜想宇宙中某星球上可能會(huì)存在著一種由A，B兩種元素組成的一系列化合物，如BA₃、B₂A₄、B₃A₅、B₄A₆等，該系列化合物的通式為N_nH_n+2（用元素符號(hào)表示）．有B₂A₄與另外兩種等物質(zhì)的量的該系列中的化合物組成的混合蒸氣，在足量氧氣中充分燃燒，只生成B元素的單質(zhì)和水，且B元素的單質(zhì)和水的物質(zhì)的量之比為1：2，則另外兩種化合物是NH₃、N₃H₅ （寫化學(xué)式）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G為七種短周期的主族元素，原子序數(shù)依次增大．已知：A、F的最外層電子數(shù)分別等于各自的電子層數(shù)，其中A的單質(zhì)在常溫下為氣體，則A為H元素，結(jié)合原子序數(shù)可知，F(xiàn)為Al；C與B、G在元素周期表中處于相鄰位置，結(jié)合原子序數(shù)可知，B、C同周期且處于第二周期，C、G同主族，令C的原子序數(shù)為a，則B、G的原子序數(shù)分別為a-1、a+8，故a-1+a+a+8=31，解得a=8，故B為N元素、C為O元素、G為S元素；D與F同周期，處于第三周期，且在該周期中D元素的原子半徑最大，則D為Na，E為Mg，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G為七種短周期的主族元素，原子序數(shù)依次增大．已知：A、F的最外層電子數(shù)分別等于各自的電子層數(shù)，其中A的單質(zhì)在常溫下為氣體，則A為H元素，結(jié)合原子序數(shù)可知，F(xiàn)為Al；C與B、G在元素周期表中處于相鄰位置，結(jié)合原子序數(shù)可知，B、C同周期且處于第二周期，C、G同主族，令C的原子序數(shù)為a，則B、G的原子序數(shù)分別為a-1、a+8，故a-1+a+a+8=31，解得a=8，故B為N元素、C為O元素、G為S元素；D與F同周期，處于第三周期，且在該周期中D元素的原子半徑最大，則D為Na，E為Mg，
（1）非金屬性C＜O、S＜O，故氫化物中H₂O最穩(wěn)定；水分子之間有氫鍵，所以沸點(diǎn)最高的是H₂O，
故答案為：H₂O；H₂O；
（2）Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺離子電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑：Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺，
故答案為：Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺；
（3）H與N能形成離子化合物H₅N，該物質(zhì)為NH₄H，該物質(zhì)能與水劇烈反應(yīng)生成一種氣體和一種堿，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH₄H+H₂O=H₂↑+NH₃•H₂O，
故答案為：NH₄H+H₂O=H₂↑+NH₃•H₂O；
（4）碳酸鹽NaHCO₃溶液與稀硫酸混合，當(dāng)生成11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，時(shí)放熱6.32kJ，生成氣體為二氧化碳，其物質(zhì)的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，故生成1mol二氧化碳放出的熱量=6.32kJ×$\frac{1mol}{0.5mol}$=12.64kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)離子方程式為：HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1，
故答案為：HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1；
（5）科學(xué)家猜想這樣的星球上可能會(huì)存在著一種組成結(jié)構(gòu)與NH₃、N₂H₄類似的系列化合物如N₃H₅、N₄H₆等，該系列化合物中N原子成3個(gè)共價(jià)鍵，n個(gè)N原子之間形成（n-1）個(gè)N-N鍵，故可以結(jié)合H原子數(shù)目=3n-（n-1）×2=n+2，故該系列化合物的通式為N_nH_n+2；
N₂H₄與另外兩種等物質(zhì)的量的該系列中的化合物組成的混合蒸氣，在足量氧氣中充分燃燒，只生成N₂和水，且N₂和水的物質(zhì)的量之比為1：2，則混合蒸氣中n（N）：n（H）=1×2：2×2=1：2，N₂H₄中（N）：n（H）=1：2，故另外的量物質(zhì)的平均組成為N₂H₄，根據(jù)平均N原子可知，一定含有NH₃，另外組成中N原子數(shù)目為2×2-1=3，故另外組成為N₃H₅，H原子符合題意，
故答案為：N_nH_n+2；NH₃、N₃H₅．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用，推斷元素是解題關(guān)鍵，側(cè)重對(duì)學(xué)生分析問題與知識(shí)遷移運(yùn)用能力考查，為高考常見形式，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．