Question

13．短周期主族元素A、B、C、D、E，原子序数依次增大，A元素的单质常温常温下是最轻的气体，B元素所形成化合物种类最多，C的最高价氧化物对应水化物民其气态氢化物乙能够化合形成盐丙；D元素的离子半径是同周期元素形成的简单离子中最小的．
（1）已知相关物质之间存在如下变化：
①丁与乙和水反应生成戊和丙的离子方程式为Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，由物质已电解得到单质D的化学方程式为2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
②0.1mol/L的丙溶液中所含离子浓度由大到小排列顺序为c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；常温下，为使丙溶液中由丙电离的阴、阳离子浓度相等，应向溶液中加入一定量的乙的水溶液至溶液pH=7．
（2）已知E 及其化合物有以下变化：

写出单质E与化合物Z在一定条件下反应生成X和水的化学方程式S+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂O；由A、B、C、D、E5种元素中的两种元素，可形成既含极性键又含非极性键的18电子的分子，该分子的分子式为H₂O₂或N₂H₄或C₂H₆等（任写一个即可）．
（3）C有多种氧化物，其中之一是一种无色气体，在空气中迅速变成红棕色，在一定条件下，2L的该无色气体与0.5L的氧气相混合，若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留，所生成的C的含氧酸盐的化学式是NaNO₂．

Answer 1

分析 短周期主族元素A、B、C、D、E，原子序数依次增大，A元素的单质常温常压下是最轻的气体，A为H元素，B元素所形成化合物种类最多，B为C元素，C的最高价氧化物对应水化物甲与其气态氢化物乙能够化合形成盐丙，丙为铵盐，故C为N元素，甲为HNO₃，乙为NH₃，丙为NH₄NO₃，D元素的离子半径是同周期元素形成的简单离子中最小的，D的原子序数比N元素大，故D处于第三周期，为Al元素；结合转化可知丁为Al（NO₃）₃，戊为Al（OH）₃，加热生成氧化铝，氧化铝电解生成Al．
（1）①丁与乙和水反应生成氢氧化铝和硝酸铵，电解氧化铝制备Al；
②硝酸铵溶液中铵根离子水解显酸性，可通入氨气抑制水解使pH=7；
（2）E元素原子序数大于Al，处于第三周期，由E$\stackrel{O_{2}}{→}$X$\stackrel{O_{2}}{→}$Y，E可能为S，X为SO₂，Y为SO₃，由Y$\stackrel{H_{2}O}{→}$Z，Z为H₂SO₄，硫酸与硫反应可以生成二氧化硫，符合转化关系；
（3）C有多种氧化物，其中之一是一种无色气体，在空气中迅速变成红棕色，该无色气体为NO．相同体积下体积之比等于物质的量之比，反应中只有N元素与O元素的化合价发生变化，利用电子转移守恒计算N元素在酸根中的化合价，判断酸根离子书写盐的化学式．

解答 解：短周期主族元素A、B、C、D、E，原子序数依次增大，A元素的单质常温常压下是最轻的气体，A为H元素，B元素所形成化合物种类最多，B为C元素，C的最高价氧化物对应水化物甲与其气态氢化物乙能够化合形成盐丙，丙为铵盐，故C为N元素，甲为HNO₃，乙为NH₃，丙为NH₄NO₃，D元素的离子半径是同周期元素形成的简单离子中最小的，D的原子序数比N元素大，故D处于第三周期，为Al元素；结合转化可知丁为Al（NO₃）₃，戊为Al（OH）₃，加热生成氧化铝，氧化铝电解生成Al．
（1）①丁与乙和水反应生成氢氧化铝和硝酸铵，离子反应为Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；电解氧化铝制备Al，化学反应为2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑，
故答案为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
②硝酸铵溶液中铵根离子水解显酸性，离子浓度由大到小排列顺序为c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），可通入氨气抑制水解时丙电离的阴、阳离子浓度相等，溶液pH=7，故答案为：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；溶液pH=7；
（2）E元素原子序数大于Al，处于第三周期，由E$\stackrel{O_{2}}{→}$X$\stackrel{O_{2}}{→}$Y，E可能为S，X为SO₂，Y为SO₃，由Y$\stackrel{H_{2}O}{→}$Z，Z为H₂SO₄，单质S与H₂SO₄在一定条件下反应生成SO₂和水，反应的化学方程式为：S+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂O；由H、C、N、Al、S 5种元素中的两种元素，形成既含极性键又含非极性键的18电子的分子，该分子为H₂O₂、N₂H₄、C₂H₆等；
故答案为：S+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3SO₂↑+2H₂O；H₂O₂或N₂H₄或C₂H₆等；
（3）该无色气体是NO，2LNO与0.5L的氧气混合，混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留，反应中只有N元素与O元素的化合价发生变化，令N元素在酸根中的化合价为a，根据电子转移守恒有2×（a-2）=0.5×4，解得a=3，即酸根中N元素的化合价为+3，故生成NaNO₂，故答案为：NaNO₂．

点评 本题考查无机物的推断，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应、反应原理为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意元素化合物知识的应用，题目难度不大．