Question

20．圖1是部分短周期元素的常見化合價與原子序數(shù)的關系圖：

（1）元素F在周期表中的位置第三周期ⅣA族．
（2）用電子式表示DH的形成過程，其所含化學鍵類型為離子鍵．
（3）C、D、G對應的簡單離子半徑大小順序是S^2-＞O^2-＞Na⁺．
（用離子符號回答）
（4）某同學設計實驗裝置如圖2，證明A、B、F的非金屬性強弱關系：
①溶液a和溶液b分別為硝酸，飽和NaHCO₃溶液．
②溶液c中的離子反應方程式為SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-．
③請從原子結構的角度解釋非金屬性B＞A的原因氮和碳同一周期，但氮原子的核電荷數(shù)大、原子半徑小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強
（5）將1mol D₂C₂投入200mL 3mol/L EH₃溶液中，
①轉移電子的物質的量為1mol．
②用一個化學反應方程式表示該反應10Na₂O₂+6AlCl₃+6H₂O=4Al（OH）₃↓+2NaAlO₂+5O₂↑+18NaCl．

Answer 1

分析 根據圖1知，A、F最高化合價都是4，二者屬于第IVA族元素，且原子序數(shù)F＞A，則A是C元素、F是Si元素；
B的最高正價是+5價，且原子序數(shù)大于A而小于F，為N元素；
C只有-2價，為O元素；
D最高正價是+1價，且原子序數(shù)大于C，所以為Na元素；
E元素最高正化合價是+3價，且原子序數(shù)大于D，則E是Al元素；
G元素最高正價是+6價，為S元素；
H最高正價是+7價，且是短周期元素，所以是Cl元素；
（1）F是P元素，主族元素原子核外電子層數(shù)與其周期數(shù)相等、最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等；
（2）NaCl是離子化合物，鈉離子和氯離子之間存在離子鍵；
（3）離子電子層數(shù)越多，其離子半徑越大，電子層結構相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小；
（4）由裝置圖可知，實驗原理是利用強酸制備弱酸，硝酸易揮發(fā)，為防止干擾應除去，故錐形瓶中產生二氧化碳，應為硝酸與碳酸鹽反應，溶液b吸收揮發(fā)的硝酸，應為飽和的碳酸氫鈉，燒杯中應是二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸；
（5）①反應中過氧化鈉起氧化劑、還原劑作用，各占一半，結合O元素化合價變化計算轉移電子；
②將1mol Na₂O₂投入200mL 3mol/L AlCl₃溶液中，生成NaOH 2mol、0.5mol氧氣，AlCl₃溶的物質的量為0.6mol，1：4＜n（AlCl₃）：n（NaOH）=3：10＜1：3，故生成Al（OH）₃、AlO₂^-，溶液中溶質為偏鋁酸鈉、氯化鈉，根據電荷守恒可知反應中n（AlO₂^-）=2mol-0.6mol×3=0.2mol，根據Al元素守恒可知，n[Al（OH）₃]=0.6mol-0.2mol=0.4mol，確定n[Al（OH）₃]：n（AlO₂^-）：n（氧氣），配平書寫．

解答 解：根據圖1知，A、F最高化合價都是4，二者屬于第IVA族元素，且原子序數(shù)F＞A，則A是C元素、F是Si元素；
B的最高正價是+5價，且原子序數(shù)大于A而小于F，為N元素；
C只有-2價，為O元素；
D最高正價是+1價，且原子序數(shù)大于C，所以為Na元素；
E元素最高正化合價是+3價，且原子序數(shù)大于D，則E是Al元素；
G元素最高正價是+6價，為S元素；
H最高正價是+7價，且是短周期元素，所以是Cl元素；
（1）F是P元素，主族元素原子核外電子層數(shù)與其周期數(shù)相等、最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等，P元素原子核外有3個電子層、最外層電子數(shù)是5，所以位于第三周期ⅣA族，故答案為：第三周期ⅣA族；
（2）NaCl是離子化合物，鈉離子和氯離子之間存在離子鍵，其形成過程為，故答案為：；離子鍵；
（3）離子電子層數(shù)越多，其離子半徑越大，電子層結構相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，離子半徑大小順序是S^2-＞O^2-＞Na⁺，故答案為：S^2-；O^2-；Na⁺；
由裝置圖可知，實驗原理是利用強酸制備弱酸，硝酸易揮發(fā)，為防止干擾應除去，故錐形瓶中產生二氧化碳，應為硝酸與碳酸鹽反應，溶液b吸收揮發(fā)的硝酸，應為飽和的碳酸氫鈉，燒杯中應是二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸，
①由上述分析可知，溶液a為硝酸，溶液b為飽和NaHCO₃溶液，故答案為：硝酸；飽和NaHCO₃溶液；
②溶液c中的離子方程式為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2- 或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-
故答案為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2- 或SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-；
③碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數(shù)大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強，因此氮元素的非金屬性強于碳元素，
故答案為：碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數(shù)大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強；
（5）①Na₂O₂投AlCl₃溶液中，先與水生成氫氧化鈉與氧氣，反應中過氧化鈉起氧化劑、還原劑作用，各占一半，起還原劑的過氧化鈉中O元素化合價有-1升高為0價，故0.5molNa₂O₂費用轉移電子為1mol×$\frac{1}{2}$×2×[0-（-1）]=1mol，
故答案為：1mol；
②將1mol Na₂O₂投入200mL 3mol/L AlCl₃溶液中，生成NaOH 2mol、0.5mol氧氣，AlCl₃溶的物質的量為0.6mol，1：4＜n（AlCl₃）：n（NaOH）=3：10＜1：3，故生成Al（OH）₃、AlO₂^-，溶液中溶質為偏鋁酸鈉、氯化鈉，根據電荷守恒可知反應中n（AlO₂^-）=2mol-0.6mol×3=0.2mol，根據Al元素守恒可知，n[Al（OH）₃]=0.6mol-0.2mol=0.4mol，確定n[Al（OH）₃]：n（AlO₂^-）：n（氧氣），
n[Al（OH）₃]：n（AlO₂^-）：n（氧氣）=0.4mol：0.2mol：0.5mol=4：2：5，
化學反應方程式為：10Na₂O₂+6AlCl₃+6H₂O=4Al（OH）₃↓+2NaAlO₂+5O₂↑+18NaCl．

點評 本題考查元素周期表和元素周期律的綜合應用、化學方程式的計算、性質實驗方案設計等知識點，綜合性較強，難點是性質實驗方案設計和化學方程式的計算，注意（5）題發(fā)生的反應及各個物理量之間的關系，題目難度中等．