Question

8．甲、乙、丙、丁、戊為五種短周期元素．甲、乙、丙是原子序數(shù)依次遞增且相鄰的同周期元素，且最外層電子數(shù)之和為15，甲與丙可形成含有極性鍵的直線分子；乙與丁形成的氣態(tài)化合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.76g/L，其水溶液呈堿性；戊與丙反應(yīng)，能生成兩種離子化合物，其中一種為淡黃色．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題（用推出的元素符號(hào)表示，下同）：
（1）戊離子的結(jié)構(gòu)示意圖為；
（2）由甲、乙、丙三種元素分別與氫能形成多種化合物，寫出其中為三角錐形分子的電子式；僅由極性鍵形成的非極性分子的結(jié)構(gòu)式為，該分子中心原子的雜化軌道類型是sp³雜化；簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)最高的是H₂O．
（3）乙、丙、戊簡(jiǎn)單離子的半徑由大到小的順序是N^3-＞O^2-＞Na⁺（用離子符號(hào)表示）．
（4）一種常見(jiàn)的化肥是由甲、乙、丙、丁四種元素組成的離子化合物，其化學(xué)鍵類型有離子鍵和共價(jià)鍵，該化合物的水溶液與足量的氫氧化鈉溶液共熱反應(yīng)的離子方程式為NH⁺₄+HCO₃^-+2OHˉ$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+2H₂O+CO₃^2-．
（5）常溫下乙的一種氣態(tài)氫化物與單質(zhì)丙發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)中消耗1mol單質(zhì)丙時(shí)生成1mol單質(zhì)乙，同時(shí)放出熱量534kJ．寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 由題給的條件可知，甲、乙、丙、丁、戊這五種短周期元素的排列，不是按原子序數(shù)依次遞增排列的，其中只有甲、乙、丙三種元素是原子序數(shù)依次遞增的同周期元素，且最外層電子數(shù)之和為15，乙與丁形成的氣態(tài)化合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.76g/L，可計(jì)算出該氣態(tài)化合物的摩爾質(zhì)量為22.4L/mol×0.76g•L^-1=17g/mol，其水溶液呈堿性，則該氣體為氨氣，則乙為氮元素，丁為氫元素，進(jìn)而推斷甲為碳元素，丙為氧元素，甲與丙可形成含有極性鍵的直線分子，應(yīng)為二氧化碳，戊與丙反應(yīng)，能生成兩種離子化合物，其中一種為淡黃色，應(yīng)為過(guò)氧化鈉，所以戊為鈉元素，結(jié)合對(duì)應(yīng)單質(zhì)、化合物的性質(zhì)以及元素周期律知識(shí)解答該題．

解答 解：由題給的條件可知，甲、乙、丙、丁、戊這五種短周期元素的排列，不是按原子序數(shù)依次遞增排列的，其中只有甲、乙、丙三種元素是原子序數(shù)依次遞增的同周期元素，且最外層電子數(shù)之和為15，乙與丁形成的氣態(tài)化合物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.76g/L，可計(jì)算出該氣態(tài)化合物的摩爾質(zhì)量為22.4L/mol×0.76g•L^-1=17g/mol，其水溶液呈堿性，則該氣體為氨氣，則乙為氮元素，丁為氫元素，進(jìn)而推斷甲為碳元素，丙為氧元素，甲與丙可形成含有極性鍵的直線分子，應(yīng)為二氧化碳，戊與丙反應(yīng)，能生成兩種離子化合物，其中一種為淡黃色，應(yīng)為過(guò)氧化鈉，所以戊為鈉元素，
（1）戊為鈉元素，戊離子的結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
（2）由C、N、O三種元素分別與氫能形成多種化合物，其中為三角錐形分子的應(yīng)為氨氣，它的電子式為，僅由極性鍵形成的非極性分子應(yīng)為甲烷，它的結(jié)構(gòu)式為 ，該分子中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為$\frac{4+4}{2}$=4，所以碳原子的雜化軌道類型是sp³雜化，C、N、O三種元素的簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)最高的是H₂O，
故答案為：；；sp³雜化；H₂O；
（3）離子的電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越多，離子半徑越小，N^3-、O^2-、Na⁺的半徑由大到小的順序是N^3-＞O^2-＞Na⁺，
故答案為：N^3-＞O^2-＞Na⁺；
（4）是由C、O、N、H四種元素組成的一種常見(jiàn)的化肥且為離子化合物，則該物質(zhì)為NH₄HCO₃，其化學(xué)鍵類型有離子鍵和共價(jià)鍵，NH₄HCO₃的水溶液與足量的氫氧化鈉溶液共熱反應(yīng)的離子方程式為NH⁺₄+HCO₃^-+2OHˉ$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+2H₂O+CO₃^2-，
故答案為：離子鍵和共價(jià)鍵；NH⁺₄+HCO₃^-+2OHˉ$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+2H₂O+CO₃^2-；
（5）乙為氮元素，常溫下乙的一種氣態(tài)氫化物與氧氣發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)中消耗1mol氧氣時(shí)生成1mol氮?dú)�，根�?jù)元素守恒和電子得失守恒可知，反應(yīng)方程式為N₂H₄+O₂═N₂+2H₂O，同時(shí)放出熱量534kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ•mol^-1，
故答案為：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ•mol^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了電子式、結(jié)構(gòu)式、原子雜化軌道、離子半徑比較、離子方程式書寫、熱化學(xué)方程式的書寫等知識(shí)，元素推斷是解題的關(guān)鍵，需要注意根據(jù)原子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的物理性質(zhì)確定元素種類，題目難度中等．