Question

已知：A、B、C、D、E、F、G七种短周期元素，A与D的原子序数之和等于B与C的原子序数之和，由D元素组成的单质在通常状况下呈黄绿色，B、C、D三种元素位于同一周期，原子序数依次增大，A、B、C三种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为X、Y、Z，且存在如下转化关系，A与F、E与F组成的化合物是机动车排出的大气污染物，G是原子半径最小的元素．试推断回答下列问题：
（1）D元素周期表中的位置为

 

A、B、C三种元素的离子半径由小到大的顺序为

 

（用元素符号表示）．由以上元素中两两形成的化合物中，含有离子键和非极性共价键的化合物的电子式为

 

．
（2）Y与C元素的最高价氧化物可以发生反应，该反应的离子方程式

 

； A的气态氢化物2.24L（标准状况）被 200mL 1moL/L X溶液吸收后，所得溶液中离子浓度从大到小的顺序是

 

．
（3）一定温度下，向2L密闭容器中充入2molA₂和4molG₂，若保持体积不变，0.5min后达到平衡，测得容器中有1mol AG_n，则平均反应速率v（A₂）=

 

．若保持温度和体积不变，向平衡体系中加入 1mol G₂和1molAG_n，则平衡的移动方向

 

（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不移动”﹚．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F、G七种短周期元素，D元素组成的单质在通常状况下呈黄绿色，所以D是Cl元素；G是原子半径最小的元素，则G为H元素；A与F、E与F组成的化合物是机动车排出的大气污染物，为CO及氮的氧化物，可推知F为O元素，A、E分别是碳、氮元素中的一种，B、C、D三种元素位于同一周期，处于第三周期，A、B、C三种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为X、Y、Z，由框图转化关系可知，三物质之间两两反应都生成盐与水，应是氢氧化铝、强碱、强酸的反应，可推知A为N元素，E为碳元素，则B、C中一定含有Al元素；N与Cl的原子序数之和等于B与C的原子序数之和，B、C中另外元素原子序数=7+17-13=11，为Na元素，B、C、D三种元素原子序数依次增大，则B为Na，C为Al，可推知X为硝酸、Y为NaOH、Z为Al（OH）₃，据此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F、G七种短周期元素，D元素组成的单质在通常状况下呈黄绿色，所以D是Cl元素；G是原子半径最小的元素，则G为H元素；A与F、E与F组成的化合物是机动车排出的大气污染物，为CO及氮的氧化物，可推知F为O元素，A、E分别是碳、氮元素中的一种，B、C、D三种元素位于同一周期，处于第三周期，A、B、C三种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为X、Y、Z，由框图转化关系可知，三物质之间两两反应都生成盐与水，应是氢氧化铝、强碱、强酸的反应，可推知A为N元素，E为碳元素，则B、C中一定含有Al元素；N与Cl的原子序数之和等于B与C的原子序数之和，B、C中另外元素原子序数=7+17-13=11，为Na元素，B、C、D三种元素原子序数依次增大，则B为Na，C为Al，可推知X为硝酸、Y为NaOH、Z为Al（OH）₃，
（1）D为Cl元素，周期表中的位置为第三周期第ⅦA族，N^3-、Na⁺、Al³⁺离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径由小到大的顺序为N^3-＞Na⁺＞Al³⁺．由以上元素中两两形成的化合物中，含有离子键和非极性共价键的化合物为Na₂O₂，其电子式为，
故答案为：第三周期第ⅦA族；N^3-＞Na⁺＞Al³⁺；；
（2）NaOH与氧化铝反应生成偏铝酸钠与水，该反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
A的气态氢化物为NH₃，2.24L（标准状况）氨气的物质的量=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，200mL 1moL/L硝酸溶液中n（HNO₃）=0.2L×1mol/L=0.2mol，二者按1：1反应，用硝酸吸收氨气后为NH₄NO₃、HNO₃按1：1混合溶液，溶液呈酸性，且NH₄⁺水解，故溶液中离子浓度大小关系为c（NO₃^-）＞c（H⁺）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-），
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；c（NO₃^-）＞c（H⁺）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）；
（3）一定温度下，向2L密闭容器中充入2molN₂和4molH₂，若保持体积不变，0.5min后达到平衡，测得容器中有1mol NH₃，则：
          N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
开始（mol）：2     4       0
变化（mol）：0.5   1.5     1
平衡（mol）：1.5   2.5     1
故平均反应速率v（N₂）=

0.5mol 2L

0.5min

=0.5mol/（L．min），
该温度下平衡常数k=

( 1 2 )2

1.5 2 ×( 2.5 2 )3

=0.17
若保持温度和体积不变，向平衡体系中加入 1mol N₂和1molNH₃，则此时Qc=

( 2 2 )2

2.5 2 ×( 2.5 2 )3

=0.41＞k=0.17，故则平衡的移动方向逆反应方向，
故答案为：0.5mol/（L．min）；逆反应方向．

点评：本题考查结构性质位置关系应用、半径比较、电子式、离子浓度大小比较、化学反应速率计算、平衡常数的应用等，难度中等，（3）中注意根据浓度商与平衡常数的相对大小判断平衡移动方向，掌握平衡常数的应用．