Question

四種短周期主族元素A、B、C、D原子序數(shù)依次增大，只有一種金屬，其中A、D同主族，A、D的最外層電子數(shù)之和與B的原子序數(shù)相同；C元素是短周期中原子半徑最大的元素；A、D的最高價(jià)氧化物均能與C的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物反應(yīng)生成鹽和水．
（1）B在元素周期表中的位置

 

，B的同族元素氫化物中沸點(diǎn)最低的是（填寫分子式）

 

（2）A的最高價(jià)氧化物晶體的硬度

 

D的最高價(jià)氧化物晶體的硬度（填“大于”、“等于”、“小于”）其理由

 

．
（3）若一定量的A的最高價(jià)氧化物與C的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的溶液反應(yīng)，其新生成物質(zhì)是

 

，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明

 

．
（4）A的最高價(jià)氧化物與D的氣態(tài)氫化物及水蒸氣，在有機(jī)催化劑N-雜環(huán)卡賓的催化作用下，只生成一種新型燃料X和D的最高價(jià)氧化物．
①經(jīng)對X的研究發(fā)現(xiàn)，1個X分子中有18電子，1molX在氧氣中完全燃燒，只生成 1molA的最高價(jià)氧化物和2molB的氣態(tài)氫化物，則X的分子式

 

．
②寫出上述制取燃料X的化學(xué)方程式

 

．
③燃料X與C的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物做電解質(zhì)溶液，設(shè)計(jì)成燃料電池應(yīng)于航天事業(yè)，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的關(guān)系

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：四種短周期主族元素A、B、C、D原子序數(shù)依次增大，C元素是短周期中原子半徑最大的元素，C為Na元素；只有一種金屬，A、D同主族，則最外層電子數(shù)≥4，由原子序數(shù)可知，A處于第二周期，D處于第三周期，A、D的最外層電子數(shù)之和與B的原子序數(shù)相同，由于B的原子序數(shù)介于A、Na之間，故B也處于第二周期，A、D最外層電子數(shù)只能為4，故A為碳、B為O、D為Si，
（1）B為O元素，處于第二周期第ⅥA族；根據(jù)氫鍵及分子間作用力分析沸點(diǎn)；
（2）A的最高價(jià)氧化物為CO₂，D的最高價(jià)氧化物為SiO₂，根據(jù)晶體類型分析解答；
（3）CO₂與NaOH溶液反應(yīng)，可能生成是碳酸鈉，也可能是碳酸氫鈉，或者兩者都有；
取反應(yīng)后溶液，加入過量的氯化鋇溶液，根據(jù)是否由白色沉淀生成檢驗(yàn)碳酸鈉是否存在，取上述清液加入鹽酸溶液，根據(jù)是否由氣體生成檢驗(yàn)碳酸氫鈉；
（4）A的最高價(jià)氧化物CO₂與D的氣態(tài)氫化物SiH₄及水蒸氣，在有機(jī)催化劑N-雜環(huán)卡賓的催化作用下，只生成一種新型燃料X和D的最高價(jià)氧化物SiO₂，1molX在氧氣中完全燃燒，只生成 1molA的最高價(jià)氧化物CO₂和2molB的氣態(tài)氫化物H₂O（g），根據(jù)原子守恒可知，X分子中含有1個C原子、4個H原子，1個X分子中有18電子，故含有O原子數(shù)目=

18-6-4

8

=1，則X的分子式為CH₃OH；
燃料CH₃OH與NaOH溶液做電解質(zhì)溶液，CH₃OH發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極失去電子、堿性條件下生成碳酸根與水．

解答： 解：四種短周期主族元素A、B、C、D原子序數(shù)依次增大，C元素是短周期中原子半徑最大的元素，C為Na元素；只有一種金屬，A、D同主族，則最外層電子數(shù)≥4，由原子序數(shù)可知，A處于第二周期，D處于第三周期，A、D的最外層電子數(shù)之和與B的原子序數(shù)相同，由于B的原子序數(shù)介于A、Na之間，故B也處于第二周期，A、D最外層電子數(shù)只能為4，故A為碳、B為O、D為Si，
（1）B為O元素，在元素周期表中的位置是：第二周期第ⅥA族，同族元素氫化物中，水分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)高于H₂S，其它氫化物相對分子質(zhì)量大于H₂S，分子間作用力大于H₂S的分子間作用力，沸點(diǎn)也高于H₂S，
故答案為：第二周期第ⅥA族；H₂S；
（2）A的最高價(jià)氧化物為CO₂，屬于分子晶體，D的最高價(jià)氧化物為SiO₂，屬于原子晶體，故晶體硬度CO₂＜SiO₂，
故答案為：小于；二氧化碳是分子晶體，二氧化硅是原子晶體，原子晶體的硬度比分子晶體大；
（3）A的最高價(jià)氧化物CO₂與C的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物NaOH溶液反應(yīng)，其新生成物質(zhì)可能是碳酸鈉，也可能是碳酸氫鈉，或者兩者都有．取反應(yīng)后的溶液少許，加入過量的氯化鋇溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則有碳酸鈉；取上述清液加入鹽酸溶液，若產(chǎn)生氣泡則有碳酸氫鈉；兩個現(xiàn)象都有則兩種物質(zhì)都有，
故答案為：可能是碳酸鈉，也可能是碳酸氫鈉，或者兩者都有；取反應(yīng)后的溶液少許，加入過量的氯化鋇溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則有碳酸鈉；取上述清液加入鹽酸溶液，若產(chǎn)生氣泡則有碳酸氫鈉；兩個現(xiàn)象都有則兩種物質(zhì)都有；
（4）A的最高價(jià)氧化物CO₂與D的氣態(tài)氫化物SiH₄及水蒸氣，在有機(jī)催化劑N-雜環(huán)卡賓的催化作用下，只生成一種新型燃料X和D的最高價(jià)氧化物SiO₂，
①經(jīng)對X的研究發(fā)現(xiàn)，1molX在氧氣中完全燃燒，只生成 1molA的最高價(jià)氧化物CO₂和2molB的氣態(tài)氫化物H₂O（g），根據(jù)原子守恒可知，X分子中含有1個C原子、4個H原子，1個X分子中有18電子，故含有O原子數(shù)目=

18-6-4

8

=1，則X的分子式為CH₃OH，故答案為：CH₃OH；
②由上述制分析可知，制取燃料X（CH₃OH）的化學(xué)方程式為：4CO₂+3SiH₄+2H₂O

催化劑  .

3SiO₂+4CH₃OH，故答案為：4CO₂+3SiH₄+2H₂O

催化劑  .

3SiO₂+4CH₃OH；
③燃料CH₃OH與NaOH溶液做電解質(zhì)溶液，CH₃OH發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極失去電子、堿性條件下生成碳酸根與水，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-═CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評：本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系的應(yīng)用，涉及元素化合物推斷、晶體類型與性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)方案涉及、原電池等，題目比較綜合，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，側(cè)重考查學(xué)生的遷移運(yùn)用，難度中等．