Question

10．已知A，B，C，D四种短周期元素的原子序数依次增大，B的核电荷数是A、D核电荷数之和的$\frac{2}{3}$倍，A能分别与B、C、D形成电子总数相等的分子X、Y、Z．请回答下列问题：
（1）A、C两元素的名称分别是：A氢，C氮
（2）B元素在周期表中的位置是第二周期、ⅣA族，D元素原子的结构示意图为．
（3）化合物BD₂的电子式为，Y的结构式为．
（4）Y与C的最高正价氧化物的水化物刚好完全反应时，其生成物的化学式为NH₄NO₃，所含的化学键类型是离子．（填“离子”或“共价”化合物）
（5）用X、D₂、NaOH溶液和铂（Pt）电极，可设计出一种燃料电池，则该燃料电池负极反应为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正极反应为O₂+H₂O+4e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 A、B、C、D四种短周期元素的原子序数依次增大，B的核电荷数是A、D核电荷数之和的$\frac{2}{3}$倍，结合原子序数可知，B处于第二周期，且处于偶数族，A能分别与B、C、D形成电子总数相等的分子X、Y、Z，考虑为氢化物，X为H元素，可推知B为C元素、C为N元素，D为O元素，X、Y、Z分别为CH₄、NH₃、H₂O，以此解答该题．

解答 解：A、B、C、D四种短周期元素的原子序数依次增大，B的核电荷数是A、D核电荷数之和的$\frac{2}{3}$倍，结合原子序数可知，B处于第二周期，且处于偶数族，A能分别与B、C、D形成电子总数相等的分子X、Y、Z，考虑为氢化物，X为H元素，可推知B为C元素、C为N元素，D为O元素，X、Y、Z分别为CH₄、NH₃、H₂O，
（1）由以上分析可知A为氢元素，C为氮元素，故答案为：氢；氮；
（2）B为C元素，位于周期表第二周期、ⅣA族，D为O元素，原子核外有2个电子层，最外层电子数为6，原子结构示意图为，
故答案为：第二周期、ⅣA族；；
（3）化合物CO₂的电子式为，Y为NH₃，结构式为，故答案为：；；
（4）Y与C的最高正价氧化物的水化物分别为NH₃、HNO₃，而刚好完全反应时，其生成物的化学式为NH₄NO₃，为离子化合物，
故答案为：NH₄NO₃；离子；
（5）甲烷燃料电池中，负极上投放燃料甲烷的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正极反应为O₂+H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；O₂+H₂O+4e^-=4OH^-．

点评 本题考查结构性质位置关系、原电池等，题目比较综合，推断元素是解题关键，本题难点是元素的推断，需要学生熟练掌握基础知识，难度中等．