Question

10．运用元素周期律研究元素及其化合物的性质具有重要意义．
Ⅰ．部分短周期主族元素的最高价氧化物对应水化物（浓度均为0.01mol•L^-1）溶液的pH和原子序数的关系如图所示．
（1）元素R在周期表中的位置是第三周期ⅦA族．
（2）元素Y和W形成的Y₂W₂型化合物中含有的化学键类型为离子键、共价键．
（3）X的一种氧化物XO₂与水反应的化学方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
Ⅱ．短周期元素C、O、S能形成多种化合物，如CO₂、CS₂、COS等：
（1）下列能说明碳、硫两种元素非金属性相对强弱的是ac（填序号）、
a．相同条件下水溶液的pH：Na₂CO₃＞Na₂SO₄
b．酸性：H₂SO₃＞H₂CO₃
c．CS₂中碳元素为+4价，硫元素为-2价
（2）羰基硫（COS）可作为一种熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫的危害，其分子结构和CO₂相似．羰基硫（COS）的电子式为．
（3）NH₄Al（SO₄）₂是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品中；NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛．请回答下列问题：
①相同条件下，0.1mol•L^-1NH₄Al（SO₄）₂中c（NH₄⁺）小于（填“等于”、“大于”或“小于”）0.1mol•L^-1NH₄HSO₄中c（NH₄⁺）．
②25℃时，0.1mol/L的NH₄Al（SO₄）₂溶液pH=3，溶液中2c（SO₄^2-）-c（NH₄⁺）-3c（Al³⁺）的准确值（10^-3-10^-11 ）mol•L^-1．
③25℃时，Al（OH）₃的K_sp=1.0×10^-34，使0.1mol/L的NH₄Al（SO₄）₂溶液中Al³⁺开始产生沉淀的PH为3．

Answer 1

分析 I．X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大，最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01mol•L^-1，Y的pH为12，为一元强碱，则Y是Na元素，X、R的pH均为2，为一元强酸，则X为N元素、R为Cl元素；W的pH小于2，则为二元强酸，故W为S元素；Z的pH大于2，为P元素；
Ⅱ．（1）非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，而最高价含氧酸的酸性越弱，钠盐水解程度越大．化合物中非金属性越强，对键合电子吸引越强，在化合物中表现负化合价；
（2）COS与CO₂相似，则COS中C原子分别与O原子、S原子之间形成2对共用电子对；
（3）①NH₄Al（SO₄）₂溶液中Al³⁺促进NH₄⁺的水解，而NH₄HSO₄溶液中H⁺抑制NH₄⁺的水解；
②根据电荷守恒：c（NH₄⁺）+3c（Al³⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），则2c（SO₄^2-）-c（NH₄⁺）-3c（Al³⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）；
③根据Ksp=c（Al³⁺）×c³（OH^-）计算沉淀时c（OH^-），再根据Kw计算c（H⁺），最后根据pH=-lgc（H⁺）计算．

解答 解：I．X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大，最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01mol•L^-1，Y的pH为12，为一元强碱，则Y是Na元素，X、R的pH均为2，为一元强酸，则X为N元素、R为Cl元素；W的pH小于2，则为二元强酸，故W为S元素；Z的pH大于2，为P元素．
（1）元素R为Cl，在周期表中的位置是：第三周期ⅦA族，故答案为：第三周期ⅦA族；
（2）元素Y和W形成的Na₂O₂中含有的化学键类型为：离子键、共价键，故答案为：离子键、共价键；
（3）氧化物NO₂与水反应的化学方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
Ⅱ．（1）a．相同条件下水溶液的pH：Na₂CO₃＞Na₂SO₄，说明酸性：碳酸＜硫酸，则非金属性C＜S，故a正确；
b．应是最高价含氧酸越强，中心元素的非金属性越强，故b错误；
c．CS₂中碳元素为+4价，硫元素为-2价，说明S元素对键合电子吸引能力更强，则S的非金属性更强，故c正确，
故选：ac；
（2）COS与CO₂相似，则COS中C原子分别与O原子、S原子之间形成2对共用电子对，电子式为，故答案为：；
（3）①NH₄Al（SO₄）₂溶液中Al³⁺促进NH₄⁺的水解，而NH₄HSO₄溶液中H⁺抑制NH₄⁺的水解，故相同条件下，0.1mol•L^-1NH₄Al（SO₄）₂中c（NH₄⁺）小于0.1mol•L^-1NH₄HSO₄中c（NH₄⁺），
故答案为：小于；
②根据电荷守恒：c（NH₄⁺）+3c（Al³⁺）+c（H⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），则2c（SO₄^2-）-c（NH₄⁺）-3c（Al³⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=10^-3 mol•L^-1-10^-11 mol•L^-1=（10^-3-10^-11 ）mol•L^-1，
故答案为：（10^-3-10^-11 ）mol•L^-1；
③溶液中c（Al³⁺）=0.1 mol•L^-1，根据Ksp=c（Al³⁺）×c³（OH^-）=1.0×10^-34，可知沉淀时c（OH^-）=10^-11 mol•L^-1，则c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$mol•L^-1=10^-3 mol•L^-1，此时溶液pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-3=3，
故答案为：3．

点评 本题考查本题考查结构位置性质关系、元素周期律、盐类水解、溶度积有关计算等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．