Question

5．有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，原子序数依次增大．A的原子半径在元素周期表中最小，B最外层电子数是次外层电子数的2倍，C是空气中含量最多的元素．D、F同主族，E、F同周期．D的同素异形体中有一种在大气层中起保护作用．E的离子半径是同周期简单离子中最小的．物质甲由D、E、F三种元素组成．
请回答：
（1）写出F的离子结构示意图．
（2）C位于元素周期表第二期第VA族，写出C的最简单氢化物发生催化氧化的化学方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）甲可用作浊水净化剂，其原理是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺（用离子方程式表示）；在消防工业中，与碳酸氢钠饱和溶液（填名称）、发泡剂组成泡沫灭火剂．
（4）处理含BO、FO₂烟道气污染的一种方法，是将其在催化剂作用下转化为单质F和BO₂．
已知：BO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═BO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-2
F（s）+O₂（g）═FO₂（g）△H=-296.0kJ•mol^-1
此反应的热化学方程式是2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），△H=-270.0kJ/mol．
（5）往5.0mL 0.1mol•L^-1甲溶液中加入20.0mL 0.1mol•L^-1Ba（OH）₂溶液，充分反应后溶液中离子浓度从大到小的顺序是c（AlO₂^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，原子序数依次增大，A的原子半径在元素周期表中最小，则A是H元素；B最外层电子数是次外层电子数的2倍，最外层电子数不超过8个，第一电子层为最外层时其电子数不超过2个，所以B是C元素；C是空气中含量最多的元素，则C是N元素；D的同素异形体中有一种在大气层中起保护作用，则D为O元素；D、F同主族，且属于短周期元素，则F是S元素；E、F同周期，E的离子半径是同周期简单离子中最小的，则E是Al元素，物质甲由D、E、F三种元素组成，甲可用作浊水净化剂，则甲是Al₂（SO₄）₃，再结合题目分析解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，原子序数依次增大，A的原子半径在元素周期表中最小，则A是H元素；B最外层电子数是次外层电子数的2倍，最外层电子数不超过8个，第一电子层为最外层时其电子数不超过2个，所以B是C元素；C是空气中含量最多的元素，则C是N元素；D的同素异形体中有一种在大气层中起保护作用，则D为O元素；D、F同主族，且属于短周期元素，则F是S元素；E、F同周期，E的离子半径是同周期简单离子中最小的，则E是Al元素，物质甲由D、E、F三种元素组成，甲可用作浊水净化剂，则甲是Al₂（SO₄）₃，
（1）F是S元素，S^2-核外有3个电子层最外层有8个电子，则S^2-的离子结构示意图为：，故答案为：；
（2）C是N元素，其原子核外有2个电子最外层电子数是5，则N元素位于元素周期表第二期第VA族，氨气在催化剂、加热条件下发生氧化还原反应生成NO和H₂O，化学方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：二；VA；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）甲中含有Al³⁺，水解生成Al（OH）₃胶体，胶体具有吸附性而净水，水解方程式为Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺；在消防工业中，与碳酸氢钠饱和溶液、发泡剂发生双水解反应生成二氧化碳，从而组成泡沫灭火剂，
故答案为：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺；碳酸氢钠饱和溶液；
（4）处理含CO、SO₂烟道气污染的一种方法，是将其在催化剂作用下转化为单质S和CO₂，
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1  ①
S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0kJ•mol^-1②
根据盖斯定律知，将方程式2①-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），△H=2（-283.0kJ•mol^-1）-（-296.0kJ•mol^-1）=-270.0kJ/mol，
故答案为：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），△H=-270.0kJ/mol；
（5）n[Al₂（SO₄）₃]=0.1mol/L×0.005L=0.0005mol，n[Ba（OH）₂]=0.1mol/L×0.02L=0.002mol，
n（Al³⁺）=2n[Al₂SO₄）₃]=0.001mol，n（SO₄^2- ）=3n[Al₂（SO₃）₃]=0.0015mol，n（Ba²⁺）=n[Ba（OH）₂]=0.002mol，n（OH^-）=2n[Ba（OH）₂]=0.004mol，
根据Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓知，Al³⁺完全被转化为AlO₂^-，n（SO₄^2- ）＜n（Ba²⁺），所以溶液中有钡离子剩余，且剩余n（Ba²⁺）=0.002mol-0.0015mol=0.0005mol＜n（AlO₂^-）=0.001mol，偏铝酸根离子水解导致溶液呈碱性，但水解程度较小，所以溶液中离子浓度大小顺序是：c（AlO₂^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（AlO₂^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

点评 本题考查位置结构性质的相互关系及应用，题目难度中等，涉及离子反应的计算、盖斯定律、氧化还原反应、盐类水解等知识点，侧重考查学生对知识的综合应用能力，难点是（5）题，先根据物质之间的反应确定溶液中的溶质，再结合盐类水解分析解答．