Question

14．A、B、C、D、E五种短周期元素的原子序数依次增大．A原子的最外层电子比B原子的最外层电子少2个，B原子的质子数是其电子层数的4倍；A、B、C三种元素能结合成化合物C₂AB₃，在1molC₂AB₃中共有52mol电子．D元素的单质0.5mol与酸全部反应时，有9.03×10²³个电子转移．E元素的单质是一种黄绿色气体，水溶液具有漂白性．试填写下列空白：
（1）元素B在周期表中的位置为第二周期ⅥA族．
（2）元素C、D、E形成的简单离子的半径由大到小为Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺（用离子符号表示）．
（3）由元素B、C形成的一种化合物可以作为呼吸面具的供氧剂，写出该化合物的电子式．
（4）分别有A和D元素的单质做为电极，用导线连接后浸入E的氢化物的水溶液中，可以构成原电池，则A为正极（填“正极”或“负极”）．
（5）门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”、“类硅”在内的11种元素．门捷列夫预言的“类硅”，多年后被德国化学家文克勒发现，命名为锗（Ge）．已知主族元素锗的最高化合价为+4价，其最高价氧化物的水化物为两性氢氧化物．若锗位于硅的下一周期，根据锗在周期表中处于金属和非金属分界线附近，预测锗单质的一种可能的用途是半导体材料；硅和锗单质分别与H₂反应时，反应较难进行的是锗（填“硅”或“锗”）．
（6）“类铝”在门捷列夫预言4年后，被布瓦博德朗在一种矿石中发现，命名为镓（Ga）．镓与铝同主族，且位于铝的下一周期．试从原子结构的角度解释镓与铝性质相似的原因镓、铝原子最外层均为3个电子．为判断Ga（OH）₃是否为两性氢氧化物，设计实验时，需要选用的试剂有GaCl₃溶液、NaOH溶液和稀硫酸或盐酸．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五种短周期元素的原子序数依次增大．B原子的质子数是其电子层数的4倍，则B为O或Mg，由于A原子的最外层电子比B原子的最外层电子少2个，故B为O元素，A为C元素；A、B、C三种元素能结合成化合物C₂AB₃，在1molC₂AB₃中共有52mol电子，则C原子电子数为$\frac{52-6-8×3}{2}$=11，故C为Na；D元素的单质0.5mol与酸全部反应时，有9.03×10²³个电子转移，转移电子为1.5mol，则D元素化合价为+3，故D为Al；E元素的单质是一种黄绿色气体，水溶液具有漂白性，则E为Cl，据此解答．
（1）主族元素周期数=电子层数，主族族序数=最外层电子数；
（2）电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子电子层越多离子半径越大；
（3）由元素B、C形成的一种化合物可以作为呼吸面具的供氧剂，该化合物为Na₂O₂，由钠离子与过氧根离子构成；
（4）分别有碳和Al做为电极，用导线连接后浸入HCl的水溶液中，可以构成原电池，本质是Al与盐酸反应生成氯化铝与氢气，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；
（5）锗位于硅的下一周期，应处于第四周期第ⅣA族；处于金属和非金属分界线附近，表现一定的金属性、非金属性，可以用作半导体材料；
非金属性越强，与氢气反应越容易；
（6）Al与Ga处于同主族，最外层电子数相同，具有相似的化学性质；
利用Ga（OH）₃是否溶于强酸、强碱判断其是否是两性氢氧化物．

解答 解：A、B、C、D、E五种短周期元素的原子序数依次增大．B原子的质子数是其电子层数的4倍，则B为O或Mg，由于A原子的最外层电子比B原子的最外层电子少2个，故B为O元素，A为C元素；A、B、C三种元素能结合成化合物C₂AB₃，在1molC₂AB₃中共有52mol电子，则C原子电子数为$\frac{52-6-8×3}{2}$=11，故C为Na；D元素的单质0.5mol与酸全部反应时，有9.03×10²³个电子转移，转移电子为1.5mol，则D元素化合价为+3，故D为Al；E元素的单质是一种黄绿色气体，水溶液具有漂白性，则E为Cl．
（1）元素B为O元素，处于周期表中第二周期ⅥA族，故答案为：第二周期ⅥA族；
（2）元素C、D、E形成的简单离子分别为Na⁺、Al³⁺、Cl^-，电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子电子层越多离子半径越大，故离子半径：Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺，故答案为：Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺；
（3）由元素B、C形成的一种化合物可以作为呼吸面具的供氧剂，该化合物为Na₂O₂，其电子式为，故答案为：；
（4）分别有碳和Al做为电极，用导线连接后浸入HCl的水溶液中，可以构成原电池，Al与盐酸反应生成氯化铝与氢气，故Al为负极，碳为正极，故答案为：正极；
（5）锗位于硅的下一周期，根据锗在周期表中处于金属和非金属分界线附近，预测锗单质的一种可能的用途是：作半导体材料；锗的非金属性比硅弱，硅和锗单质分别与H₂反应时，反应较难进行的是锗，
故答案为：半导体材料；锗；
（6）镓与铝同主族，且位于铝的下一周期，它们原子最外层均为3个电子，镓与铝性质相似，
GaCl₃溶液与NaOH溶液反应生成Ga（OH）₃，再利用Ga（OH）₃是否溶于强酸、强碱判断其是否是两性氢氧化物，故需要的试剂还有：NaOH溶液、稀硫酸或盐酸，
故答案为：镓、铝原子最外层均为3个电子；NaOH溶液；稀硫酸或盐酸．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，侧重同主族元素化合物性质相似性与递变性考查，难度不大，注意基础知识的理解掌握．