Question

【題目】能源、材料已成為當(dāng)今科學(xué)研究的熱點。請回答下列問題：

（1）單質(zhì)A的燃燒熱大，可作燃料。已知A為短周期元素，其氣態(tài)原子逐個失去1～4個電子所需能量（電離能）如表所示。若該原子核外電子有三層，則該元素位于周期表______族，寫出A燃燒后形成的氧化物的電子式：______．

	I1	I2	I3	I4	…
電離能（kJ/mol）	738	1451	7733	10540	…

（2）如圖是超導(dǎo)材料元素在周期表中的分布，上述元素的短周期元素中原子半徑最大的是______（填元素符號），其原子最外層有______種運動狀態(tài)不同的電子，寫出其最高價氧化物對應(yīng)水化物在水溶液中的電離方程式：______。

（3）上述主族元素中有兩種原子可以形成的五核分子，其化學(xué)鍵鍵長和鍵角都相等，則該分子的空間構(gòu)型為______，該物質(zhì)為______分子（選填“極性”或“非極性”）。

（4）鐵單質(zhì)在高溫下會與水蒸氣反應(yīng)生成一種黑色固體和一種易燃性氣體，且每生成1mol該易燃氣體放出37.68kJ熱量，請寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______。

（5）取適量Al、Mg合金樣品置于燒杯中，加入20mL 1mol/L的NaOH溶液，恰好完全反應(yīng)。下列敘述正確的是______（選填編號）。

a．Mg作負極，Al作正極

b．若加入的是20mL 1mol/L的鹽酸，則放出的氫氣的物質(zhì)的量減少2/3

c．若把NaOH中的H換成D（D為重氫），生成的氫氣中D與H物質(zhì)的量之比為1：2。

Answer 1

【答案】ⅡA Al 3 H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH- 正四面體 非極性 3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=﹣150.72kJ/mol b

【解析】

(1)根據(jù)逐級電離能的變化規(guī)律判斷元素種類，MgO是離子化合物，由鎂離子與氧離子構(gòu)成；

(2)根據(jù)原子半徑的變化規(guī)律判斷原子，原子核外沒有運動狀態(tài)相同的電子，氫氧化鋁在水溶液中存在酸式電離與堿式電離；

(3)根據(jù)原子的構(gòu)成和成鍵特點分析；

(4)鐵單質(zhì)在高溫下會與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，先寫出反應(yīng)方程式，再計算反應(yīng)熱，最后寫出熱化學(xué)方程式；

(5)a. Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)；b. 依據(jù)反應(yīng)方程式計算；c. 根據(jù)Al與堿溶液反應(yīng)的本質(zhì)分析。

(1)該元素的第三電離能劇增，說明其最外層電子數(shù)為2，處于第ⅡA族，且處于第三周期，故為Mg元素，其在氧氣中燃燒生成MgO，由鎂離子與氧離子構(gòu)成，電子式為：，故答案為：ⅡA；；

(2)同周期元素的原子自左而右原子半徑逐漸減小，一般電子層數(shù)越多原子半徑越大，圖中的短周期元素中Al的原子半徑最大，原子核外沒有運動狀態(tài)相同的電子，最外層有3個電子，故最外層有3種運動狀態(tài)不同的電子，氫氧化鋁在水溶液中存在酸式電離與堿式電離，電離方程式為：H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-；

(3)上述主族元素中有兩種原子可以形成的五核分子，其化學(xué)鍵鍵長和鍵角都相等，該分子為SiH4，為正四面體構(gòu)型，屬于非極性分子，故答案為：正四面體；非極性；

(4)鐵單質(zhì)在高溫下會與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，發(fā)生反應(yīng)：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ，生成4mol氫氣放出熱量為37.68kJ×4=150.72kJ，則熱化學(xué)方程式為：3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=-150.72kJ/mol，故答案為：3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=-150.72kJ/mol；

(5)a. Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，故Al為負極，故a錯誤；

b. NaOH物質(zhì)的量為0.02L×1mol/L=0.02mol，由2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知，Al為0.02mol，生成氫氣為0.03mol，若加入的是20mL 1mol/L的鹽酸，鎂、鋁都會和稀鹽酸反應(yīng)，HCl為0.02mol，由2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑可知HCl不足，根據(jù)H原子守恒得，所以放出的氫氣的物質(zhì)的量減少，故b正確；

c. Al與堿溶液反應(yīng)的本質(zhì)是Al先與水反應(yīng)生成氫氧化鋁與氫氣，氫氧化鋁再與氫氧化鈉反應(yīng)是偏鋁酸鈉與水，氫氣中的氫元素來自水，則氫氣中無D元素，故c錯誤。

故答案為：b。