Question

A、B、C、D、E、F六种短周期元素，其原子序数依次增大，其中B与C同周期，D与E和F同周期，A与D同主族，C与F同主族，C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，D是所在周期原子半径最大的主族元素。又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，三种是固体。请回答下列问题：

（1）C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是(用离子符号表示)               。 （2）由A、B两种元素以原子个数比5∶1形成离子化合物X，X的电子式为                  。

（3）由A、B元素形成的化合物B₂A₄可以与O₂、KOH溶液形成原电池，该原电池负极的电极反应式为                                       。

（4）①若E是金属元素，其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨，请写出反应的化学方程式：           。②若E是非金属元素，其单质在电子工业中有重要应用，其氧化物晶体中E原子的杂化方式为      。  （5）由A、C、D、F四种元素形成的化合物Y(DAFC₃)（已知A₂FC₃的Ka₁＝1.3×10^-2、Ka₂＝6.3×10^-8），则Y溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                                     ；向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c(AFC₃^-)＝c(FC₃^2-)，则此时溶液呈        (填“酸性”、“碱性”或“中性”)；用惰性电极电解Y的水溶液，阳极无气体产生，阳极的电极反应式为           。

 

Answer 1

【答案】

（15分）（1）S^2－＞O^2－＞Na^＋（2分,用<符号连接且正确同样给分，用字母表示不给分）

（2）（2分,H^-的两个电子分开写不给分）（3）N₂H₄ —4e^— + 4OH^—＝N₂ + 4H₂O（2分）   （4）2Al＋Fe₂O₃ Al₂O₃＋2Fe（2分,  不写条件扣1分）    sp³（1分）

（5）c(Na⁺)＞c(HSO₃^-)＞ c(H⁺) ＞c(SO₃^2-)＞c(OH^-)（2分）；   碱性（2分）；

HSO₃^-—2e^— + H₂O = SO₄^2-+ 3H⁺（2分）

【解析】

试题分析：C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，则C一定是第二周期元素，因此C是氧元素；C与F同主族，都是短周期元素，则F是硫元素；D与E和F同周期，且D是所在周期原子半径最大的主族元素，所以D是钠元素。A与D同主族，B与C同周期，六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，三种是固体，由于E的原子序数小于F的，因此E元素形成的单质一定不是气态，则A和B元素形成的单质就一定是气态，所以A是氢元素，B是氮元素，E是Mg或Al或Si或P中的其中一种。

（1）离子的核外电子层数越多，离子半径越大。则硫离子半径大于氧离子半径。核外电子排布相同的微粒，其微粒半径随原子序数的增大而减小，所以杨离子半径大于钠离子半径，因此C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是S^2－＞O^2－＞Na^＋。

（2）由H、N两种元素以原子个数比5∶1形成离子化合物X，则X应该是由NH₄^＋和H^－形成的离子化合物，所以X的电子式为。

（3）由A、B元素形成的化合物B₂A₄是N₂H₄，该化合物可以与O₂、KOH溶液形成原电池。由于原电池中负极失去电子，正极得到电子，因此氧气在正极通入，N₂H₄在负极失去电子，所以该原电池负极的电极反应式为N₂H₄ —4e^— + 4OH^—＝N₂ + 4H₂O。

（4）①若E是金属元素，其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨，该反应是铝热反应，因此E是Al，则反应的化学方程式为2Al＋Fe₂O₃ Al₂O₃＋2Fe。

②若E是非金属元素，其单质在电子工业中有重要应用，则E是Si。其氧化物是二氧化硅。在二氧化硅晶体中硅原子全部以单键与氧元素形成共价键，因此硅原子的杂化方式为sp³杂化。

（5）由A、C、D、F四种元素形成的化合物Y(DAFC₃)，则Y是亚硫酸氢钠。已知H₂SO₃的Ka₁＝1.3×10^-2、Ka₂＝6.3×10^-8，因此在亚硫酸氢钠溶液中HSO₃^－的电离程度大于HSO₃^－的水解程度，所以溶液显酸性，因此Y溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na⁺)＞c(HSO₃^-)＞ c(H⁺) ＞c(SO₃^2-)＞c(OH^-)；   向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c(HSO₃^-)＝c(SO₃^2-)，则根据电荷守恒可知c(H⁺)＋c(Na⁺)＝c(HSO₃^-)＋2c(SO₃^2-)＋c(OH^-)，所以c(H⁺)＋c(Na⁺)＝3c(HSO₃^-)＋c(OH^-)。根据物料守恒可知c(Na⁺)＞3c(HSO₃^-)，所以c(H⁺)＜c(OH^-)，因此溶液碱性；电解池中阳极失去电子，用惰性电极电解亚硫酸氢钠的水溶液，阳极无气体产生，这说明溶液中的OH^－没有放电。由于亚硫酸氢钠具有还原性，易被氧化，因此放电的离子应该是HSO₃^－，则阳极的电极反应式为HSO₃^-—2e^— + H₂O = SO₄^2-+ 3H⁺。

考点：考查元素位置、结构和性质的应用与判断；铝热反应、电极反应式、电子式的书写以及杂化轨道类型的判断；溶液中离子浓度大小比较和溶液酸碱性的判断