Question

（1）有A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大．已知：A和C、B和D分别位于同主族，且B、D质子数之和是A、C质子数之和的2倍；E在同周期元素中原子半径最小．请回答：
①A₂B和A₂D的沸点较高者是

 

（填化学式），其原因是

 

；
②C在元素周期表的位置是

 

，C的第一电离能比D的

 

（填“大”或“小”）；
③E的基态原子核外电子排布式为：

 

，E的电负性比D的

 

（填“大”或“小”）；
（2）某研究性学习小组在探究SO₂的性质时设计了如图装置进行实验．
①将注射器中2mL品红溶液注入集满SO₂气体的瓶中，进入瓶中的品红溶液褪为无色，则证明SO₂具有

 

性；
②将注射器中2mL

 

（填名称）溶液注入集满SO₂的玻璃瓶中，看到

 

现象，可证明SO₂是酸性氧化物；
③将注射器中2mL橙红色溴水注入集满SO₂的玻璃中，溴水褪色，可证明SO₂具有还原性．此反应的化学方程式为

 

．
（3）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气．肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空气燃料电池放电时，负极的电极反应式是：

 

；又知1克液态N₂H₄和足量液态H₂O₂反应生成氮气和水蒸气时放出20.05kJ的热量，请写出此反应的热化学方程式

 

．

Answer 1

分析：（1）A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大，A和C、B和D分别位于同主族，结合原子序数可知，B一定处于第二周期、D处于第三周期，而C的原子序数大于B，则B、C一定不能处于同周期，故C处于第三周期，E原子序数大于D，E在同周期元素中原子半径最小，所以E是Cl元素；故B、D的质子数之和最大为8+16=24，则A、C的质子数之和最大为12，由于C处于第三周期，故A为H、C为Na、B为O、D为S；
（2）①二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色；
②二氧化硫与碱反应生成盐与水，说明其为酸性氧化物，故可以用滴加酚酞的氢氧化钠溶液验证；
③溴与二氧化硫在水中反应生成硫酸与HBr；
（3）燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应，N₂H₄在碱性环境下生成氮气与水；
反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂═N₂+4H₂O，根据1g液态肼放出的热量，计算1mol液态肼放出的热量，进而写出热化学方程式．

解答：解：（1）A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大，A和C、B和D分别位于同主族，结合原子序数可知，B一定处于第二周期、D处于第三周期，而C的原子序数大于B，则B、C一定不能处于同周期，故C处于第三周期，E原子序数大于D，E在同周期元素中原子半径最小，所以E是Cl元素；故B、D的质子数之和最大为8+16=24，则A、C的质子数之和最大为12，由于C处于第三周期，故A为H、C为Na、B为O、D为S，则：
①H₂O和H₂S都是氢化物，其固体都属于分子晶体，分子晶体中物质的沸点与其相对分子质量成正比，但水中含有氢键，硫化氢中不含氢键，所以二者的沸点较高者是H₂O，
故答案为：H₂O；水中含有氢键，硫化氢中不含氢键；
②C为Na，处于周期表中第三周期第ⅠA族；同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，故第一电离能Na＜S，
故答案为：第三周期第ⅠA族；小于；
原子个数相等价电子数相等的微粒是等电子体，与H₃O⁺互为等电子体的分子为：NH₃，
故答案为：NH₃；
③E是Cl元素，其原子核外有17个电子，根据构造原理知，Cl原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁵；同周期随原子序数增大，电负性增大，故电负性Cl＞D，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ ；大；
（2）二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色；二氧化硫与碱反应生成盐与水，说明其为酸性氧化物，故可以用滴加酚酞的氢氧化钠溶液验证；
①瓶中集满SO₂气体，进入瓶中的品红溶液褪为无色，说明二氧化硫具有漂白性，
故答案为：漂白；
②二氧化硫与碱反应生成盐与水，可以用滴加酚酞的氢氧化钠溶液验证，溶液红色褪去或变浅，说明其为酸性氧化物，
故答案为：滴加酚酞的氢氧化钠溶液；溶液红色褪去或变浅；
③溴与二氧化硫在水中反应生成硫酸与HBr，反应方程式为Br₂+SO₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr，
故答案为：Br₂+SO₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；
（3）燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应，N₂H₄在碱性环境下生成氮气与水，负极的反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑，
反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂═N₂+4H₂O，1g液态肼放出20.05kJ的热量，则1mol液态肼放出的热量为20.05kJ×

1mol×32g/mol

1g

=641.6kJ，所以反应的热化学方程式为：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g），△H=-641.6kJ/mol，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑；N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g），△H=-641.6kJ/mol．

点评：本题考查元素推断、电离能、电负性、核外电子排布、二氧化硫的性质、原电池、热化学方程式书写等，题目比较综合，需要学生全面掌握基础知识，难度中等．