题目内容

已知A、B、C、D、E为五种短周期不同主族的元素,其原子序数依次递增.A、E两种原子最外层电子数之和是B原子最外层电子数的2倍;C、E两种原子最外层电子数之和是D原子最外层电子数的2倍.A、E形成的化合物甲分子中电子总数为18,D原子核外最外层电子排布式为nsnnpn+2.请回答下列问题
(1)B、C、D三种元素的第一电离能较大的是
N
N
(填写元素符号)
(2)A单质与C单质在一定条件下可化合为乙,室温下,向pH=a的乙的水溶液中加入等体积pH=b的甲的水溶液,且a+b=14,充分作用后,溶液的pH
>
>
7(填“>”“<”或“=”),该溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为
c(NH4+)>C(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
c(NH4+)>C(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
.
(3)A、B两元素也可形成多种化合物,其中相对分子质量最小的分子为丙.用D的单质和丙可以构成原电池,电池用多孔的惰性电极浸入浓KOH溶液,在X极通入化合物丙,Y极通入D的单质,则X极的电极反应式为
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H20
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H20
.
(4)工业生产E元素单质的化学方程式为
2NaCl+2H20
 电解 
.
 
2NaOH+Cl2↑+H2↑
2NaCl+2H20
 电解 
.
 
2NaOH+Cl2↑+H2↑
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(5)常温常压下,由A、B、D可组成液态物质J.现有2.3gJ与足量的D的单质充分反应,生成标准状况下2.24L BD2气体和2.7gA2D液体,同时放出68.35kJ的热量,该反应的热化学方程式为
C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1367KJ/mol
C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1367KJ/mol
.
分析:由D原子核外最外层电子排布式为nsnnpn+2,可推出n=2,因s能级最多容纳2个电子,所以D原子核外最外层电子排布式为2s22p2+2,D为O元素;C、E两种原子最外层电子数之和是D原子最外层电子数的2倍,即C、E两种原子最外层电子数之和为12,所以C、E处于第5和第7主族,因C原子序数小于O元素,所以C为N元素,E为F或Cl元素,由A、E形成的化合物甲分子中电子总数为18,可推出E为Cl元素,A为H元素;由A、E两种原子最外层电子数之和是B原子最外层电子数的2倍,可知B最外层电子数为(1+7)÷2═4,即B为C元素.A、B、C、D、E分别为:H、C、N、O、Cl元素.
(1)根据电离能的变化规律考虑;
(2)A单质与C单质在一定条件下可化合为乙,乙为NH3,甲为HCl,pH=a的乙的水溶液中c(H+)为10-a,c(OH-)=10a-14,
pH=b的甲的水溶液,c(H+)=10-b,因a+b=14,则-b=a-14,即氨水中c(OH-)和盐酸中c(H+)相等,二者等体积混合碱过量.得到一水合氨和氯化铵的混合液,根据电离大于水解判断溶液酸碱性及离子浓度大小关系;
(3)C、H组成的相对分子质量最小的为甲烷,即丙为甲烷,甲烷燃料电池中,甲烷作负极燃料;
(4)工业生产氯气采用电解饱和食盐水法;
(5)根据燃烧产物的量及燃料的质量计算出燃料的最简式,进而判断出J物质,由此写出热化学方程式.
解答:解:根据以上分析推断出具体元素A、B、C、D、E分别为:H、C、N、O、Cl元素.
(1)同周期电离能从左到右有增大的趋势,但N元素P轨道为半充满状态,较稳定,所以第一电离能反而比O的要大,故答案为:N;
(2)A单质与C单质在一定条件下可化合为乙,乙为NH3,甲为HCl,pH=a的乙的水溶液中c(H+)为10-a,c(OH-)=
10a-14,
pH=b的甲的水溶液,c(H+)=10-b,因a+b=14,则-b=a-14,即氨水中c(OH-)和盐酸中c(H+)相等,二者等体积混合碱过量.
得到一水合氨和氯化铵的混合液,根据电离大于水解判断溶液显碱性,
所以c(NH4+)>C(Cl-),c(OH-)>c(H+),
因弱电解质电离是微弱的,所以c(Cl-)>c(OH-),即离子浓度大小关系:
c(NH4+)>C(Cl-)>c(OH-)>c(H+),
故答案为:>c(NH4+)>C(Cl-)>c(OH-)>c(H+);
(3)甲烷燃料电池中,甲烷失电子变成二氧化碳,因碱性介质,二氧化碳与碱反应生成CO32-,
负极反应式为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H20,故答案为:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H20;
(4)工业生产氯气采用电解饱和食盐水法,化学方程式为:2NaCl+2H20
 电解 
.
 
2NaOH+Cl2↑+H2↑
故答案为:2NaCl+2H20
 电解 
.
 
2NaOH+Cl2↑+H2↑
(5)2.7g为H2O的质量,2.24L 为CO2气体,
则n(H2O)=
2.7g
18g/mol
=0.15mol,n(CO2)=
2.24L
22.4L/mol
=0.1mol,
则n(H)=2n(H2O)=0.3mol,即m(H)=0.3g,
m(C)=0.1mol×12g/mol=1.2g,
根据质量守恒定律可得:
m(有机物J)=m(C)+m(O)+m(H),
则m(O)=2.3g-1.2g-0.3g=0.8g,
因此,n(O)=
0.8g
16g/mol
=0.05mol,
所以,有机物J中,n(C):n(H):n(O)=0.1mol:0.3mol:0.05mol=2:6:1,
故有机物J的分子式为C2H6O,2.3gJ的物质的量为:
2.3g
46g/mol
=0.05mol,则1molJ燃烧放出热量为:
68.35kJ÷0.05mol=1367KJ/mol.故答案为:C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H=-1367KJ/mol.
点评:本题综合考察了元素推断、元素周期律、离子浓度大小比较、反应式的书写等内容,难度较大.关键是元素推断,D原子核外最外层电子排布式为nsnnpn+2是解题突破口.对于电离能的大小关系,要注意特殊性.
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