Question

19．A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的五種短周期元素，其中僅含有一種金屬元素，A和D最外層電子數(shù)相同；B、C和E在周期表中相鄰，且C、E同主族．B、C的最外層電子數(shù)之和等于D的原子核外電子數(shù)，A和C可形成兩種常見(jiàn)的液態(tài)化合物．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）C、D、E三種原子對(duì)應(yīng)的離子半徑由大到小的順序是S^2-＞O^2-＞Na⁺（填離子符號(hào)）
（2）A、B、C、D的任意三種元素可組成多種化合物，X和Y是其中的兩種；X和Y都是既含離子鍵又含有共價(jià)鍵的離子化合物：將X、Y分別溶于水時(shí)，X能促進(jìn)水的電離，而Y能抑制水的電離，X水溶液的PH＜7，Y水溶液PH＞7．將0.2mol/L的X溶液與0.1mol/L的Y溶液等體積混合后，溶液呈堿性．請(qǐng)判斷：
①X的化學(xué)式為NH₄NO₃，Y的化學(xué)式為NaOH
②混合溶液中各種帶電微粒的物質(zhì)的量的濃度由大到小的順序?yàn)閏（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺ ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（3）A、C兩元素的單質(zhì)與熔融K₂CO₃組成的燃料電池，其負(fù)極反應(yīng)式為H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂↑+H₂O用該電池電解1L 1mol/L NaCl溶液，當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12L A₂時(shí)，NaCl溶液的PH=13（假設(shè)電解過(guò)程中溶液的體積不變）．
（4）25℃，兩種酸的電離平衡常數(shù)如下表：

	Ka1	Ka2
H2SO3	1.3×10-2	6.3×10-8
H2CO3	4.2×10-7	5.6×10-11

請(qǐng)寫(xiě)出H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)的主要離子方程式H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+H₂O+CO₂↑
（5）常溫下0.2mol/L的H₂C₂O₄溶液的PH為2.1．H₂C₂O₄與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，現(xiàn)象是有氣泡（CO₂）產(chǎn)生，紫紅色消失．寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O又知該反應(yīng)開(kāi)始時(shí)速率較慢，隨后大大加快，可能的原因是反應(yīng)生成Mn²⁺對(duì)反應(yīng)起到催化作用（忽略反應(yīng)的熱效應(yīng)）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的五種短周期元素，B、C和E在周期表中相鄰，且C、E同主族，所以B、C、E在周期表中的位置關(guān)系為，A和D最外層電子數(shù)相同，則二者處于同族，原子序數(shù)D大于C小于E，則D為第三周期，其中僅含有一種金屬元素，由元素周期律可知該元素只能為D，B、C的最外層電子數(shù)之和等于D的原子核外電子數(shù)，D的核外電子數(shù)為奇數(shù)，則D為鈉元素或鋁元素，又由于A和C可形成兩種常見(jiàn)的液態(tài)化合物，則A為H元素、C為O元素、B為N元素、E為S元素、D為Na，A和C可形成化合物H₂O、H₂O₂，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D、E為原子序數(shù)依次增大的五種短周期元素，B、C和E在周期表中相鄰，且C、E同主族，所以B、C、E在周期表中的位置關(guān)系為，A和D最外層電子數(shù)相同，則二者處于同族，原子序數(shù)D大于C小于E，則D為第三周期，其中僅含有一種金屬元素，由元素周期律可知該元素只能為D，B、C的最外層電子數(shù)之和等于D的原子核外電子數(shù)，D的核外電子數(shù)為奇數(shù)，則D為鈉元素或鋁元素，又由于A和C可形成兩種常見(jiàn)的液態(tài)化合物，則A為H元素、C為O元素、B為N元素、E為S元素、D為Na，A和C可形成化合物H₂O、H₂O₂．
（1）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，離子電子層越多離子半徑越大，故離子半徑：S^2-＞O^2-＞Na⁺，故答案為：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（2）①H、N、O、Na中的任意三種元素可組成多種化合物，X和Y是其中的兩種．X 和Y都是既含離子鍵又含共價(jià)鍵的離子化合物，則X和Y為鹽或堿，將X、Y分別溶于水時(shí)，X能促進(jìn)水的電離，X水溶液的pH＜7，則X為銨鹽，故X為NH₄NO₃，而Y能抑制水的電離，Y水溶液的pH＞7，則Y為堿，故Y為NaOH，
故答案為：NH₄NO₃；NaOH；
②將0.2mol•L^-1的NH₄NO₃溶液與0.1mol•L^-1的NaOH溶液等體積混合，則混合后發(fā)生反應(yīng)，相當(dāng)于NH₄NO₃、NH₃•H₂O、NaNO₃等物質(zhì)的量混合，溶液呈堿性，進(jìn)行說(shuō)明NH₄⁺水解小于NH₃•H₂O電離程度，則c（NH₄⁺）＞c（Na⁺ ），故混合溶液中各種帶電微粒的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)椋篶（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺ ）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺ ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（3）氫氣、氧氣與熔融K₂CO₃，組成的燃料電池，氫氣在負(fù)極放電，在熔融碳酸鉀條件下生成二氧化碳與水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂↑+H₂O；
用該電池電解1L1mol/LNaCl溶液，當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12LH₂時(shí)，氫氣的物質(zhì)的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，生成的NaOH物質(zhì)的量=0.05mol×2=0.1mol，故n（OH^-）=0.1mol/L，則c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$=10^-13，故l溶液的pH=-lg10^-13=13，
故答案為：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂↑+H₂O；13；
（4）亞硫酸的一級(jí)電離平衡常數(shù)大于碳酸的，則亞硫酸的酸性更強(qiáng)，亞硫酸的二級(jí)電離平衡常數(shù)小于碳酸的一級(jí)電離平衡常數(shù)，說(shuō)明亞硫酸根的酸性比碳酸的酸性弱，故H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反應(yīng)的主要離子方程式為：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+H₂O+CO₂↑，
故答案為：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+H₂O+CO₂↑；
（5）反應(yīng)生成二氧化碳，碳元素被氧化，紫紅色褪去，則MnO₄^-還原為Mn²⁺，反應(yīng)離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，該反應(yīng)開(kāi)始時(shí)速率較慢，隨后大大加快，可能的原因是：反應(yīng)生成Mn²⁺對(duì)反應(yīng)起到催化作用，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；反應(yīng)生成Mn²⁺對(duì)反應(yīng)起到催化作用．

點(diǎn)評(píng) 本題以元素推斷為載體，考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、微粒半徑比較、鹽類(lèi)水解、原電池、電離平衡常數(shù)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素等，是對(duì)知識(shí)綜合運(yùn)用與學(xué)生能力考查，推斷元素是關(guān)鍵，需充分利用信息，對(duì)知識(shí)全面掌握，難度中等．