Question

11．A、B、C、D、E、F六種元素為原子序數(shù)依次增大的短周期元素．A為原子半徑最小的元素，A和B可形成4原子10電子的分子X；C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層的3倍； D原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半；E是地殼中含量最多的金屬元素；F元素的最高正價與最低負價代數(shù)和為6．請回答下列問題：
（1）B、C、D、E、F五種元素原子半徑由大到小的順序是Na＞Al＞Cl＞N＞O．
（2）A和C按原子個數(shù)比1：l形成4原子分子Y，則Y的結(jié)構(gòu)式是H-O-O-H．
（3）分子X的電子式是；D可以在液態(tài)X中發(fā)生類似于與A₂C的反應，寫出反應的化學方程式2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑．
（4）E的單質(zhì)可溶于A、C、D形成的化合物Z的水溶液中．拉曼光譜證實此反應生成的陰離子主要以E（CA）₄^-的形式存在，寫出E溶于Z溶液的離子方程式：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑．
（5）工業(yè)品Z的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純．電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖所示．
①該電解槽的陽極反應式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．若電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，該極得到1.12升氣體（標況）．
②通電開始后，陰極附近溶液pH增大（“增大”、“減小”或”不變”）．
③除去雜質(zhì)后的Z溶液從液體出口B（填寫“A”或“B”）導出．
（6）以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法．已知：
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ/mol
CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ/mol
CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO₂（g）和H₂（g）的熱化學方程式為CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六種元素為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，A為原子半徑最小的元素，則A為H元素；A和B可形成4原子10電子的分子X，則B為N元素，X為NH₃；C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故C為O元素； D原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半，則最外層電子數(shù)為1，處于IA族，原子序數(shù)大于氧，故D為Na；E是地殼中含量最多的金屬元素，則E為Al；F元素的最高正價與最低負價代數(shù)和為6，最外層電子數(shù)為7，原子序數(shù)大于Al，故F為Cl．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大原子半徑減小，電子層越多原子半徑越大；
（2）A和C按原子個數(shù)比1：l形成4原子分子Y為H₂O₂，分子中氧原子之間形成1對共用電子對，氧原子與氫原子之間形成1對共用電子對；
（3）分子X為NH₃，Na可以在液態(tài)NH₃中發(fā)生類似于與H₂O的反應，類比Na與水的反應可知，反應生成NaNH₂、H₂；
（4）A、C、D形成的化合物Z為NaOH，Al溶液氫氧化鈉水溶液中生成的陰離子主要以Al（OH）₄^-的形式存在，反應生成NaAl（OH）₄與H₂；
（5）①陽極發(fā)生氧化反應，氫氧根離子放電生成氧氣與水，陽極電極反應式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根據(jù)的電極反應式計算生成氧氣物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算氧氣體積；
②通電開始后，陰極發(fā)生反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，陰極區(qū)域氫離子濃度降低；
③鈉離子通過陽離子交換膜加入右室，右室最終得到NaOH；
（6）根據(jù)蓋斯定律，已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減構(gòu)造目標熱化學方程式，反應熱也進行相應的計算．

解答 解：A、B、C、D、E、F六種元素為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，A為原子半徑最小的元素，則A為H元素；A和B可形成4原子10電子的分子X，則B為N元素，X為NH₃；C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層的3倍，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故C為O元素； D原子的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半，則最外層電子數(shù)為1，處于IA族，原子序數(shù)大于氧，故D為Na；E是地殼中含量最多的金屬元素，則E為Al；F元素的最高正價與最低負價代數(shù)和為6，最外層電子數(shù)為7，原子序數(shù)大于Al，故F為Cl．
（1）同周期隨原子序數(shù)增大原子半徑減小，電子層越多原子半徑越大，故原子半徑：Na＞Al＞Cl＞N＞O，
故答案為：Na＞Al＞Cl＞N＞O；
（2）A和C按原子個數(shù)比1：l形成4原子分子Y為H₂O₂，分子中氧原子之間形成1對共用電子對，氧原子與氫原子之間形成1對共用電子對，故其結(jié)構(gòu)式為：H-O-O-H，
故答案為：H-O-O-H；
（3）分子X為NH₃，電子式是；Na可以在液態(tài)NH₃中發(fā)生類似于與H₂O的反應，類比可知該反應的化學方程式為：2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑，
故答案為：；2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑；
（4）A、C、D形成的化合物Z為NaOH，Al溶液氫氧化鈉水溶液中生成的陰離子主要以Al（OH）₄^-的形式存在，該反應離子方程式為：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑；
（5）①陽極發(fā)生氧化反應，氫氧根離子放電生成氧氣與水，陽極電極反應式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，若電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，陽極得到氧氣為$\frac{0.2mol}{4}$=0.05mol，氧氣體積為0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；1.12；
②通電開始后，陰極發(fā)生反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，氫離子濃度降低，附近溶液pH增大，
故答案為：增大；
③鈉離子通過陽離子交換膜加入右室，除去雜質(zhì)后的NaOH溶液從液體出口B導出，
故答案為：B；
（6）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ/mol
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，①×2-②得：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)位置性質(zhì)綜合應用，題目比較綜合，涉及原子半徑比較、電子式、結(jié)構(gòu)式、電解原理及應用、熱化學方程式書寫等，關鍵是明確元素種類，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．