题目内容

2.短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大,X原子核最外层电子数是次外层的2倍,Y的氟化物YF3分子中各原子均达到8电子稳定结构,Z、Q、R的最高价氧化物的水化物两两混合均能反应生成盐和水.RO2是新一代饮用水的消毒剂,可用来代替R2进行自来水的消毒.
(1)Z、Q、R三种元素的离子半径由大到小的顺序是(写元素符号)Cl->Na+>Al3+.
(2)X与氧按原子个数比为1:2组成化合物的电子式为,Z与氢元素形成的化合物溶于水后,溶液的pH>7(填“<”、“>”或“=”).
(3)R比同期相邻的主族元素非金属性强,写出能证明这一结论的一个实验事实H2S+Cl2=2HCl+S↓.制取RO2的反应过程示意图如图1.该反应的化学方程式为2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2.
(4)反应3XO+2YO2=3XO2+Y2O的产物Y2O俗称“笑气”,医疗上曾用作可吸入性麻醉剂.下列有关说法一定正确的是CD.
A.上述反应中每消耗1molYO2,就会生成11.2L的Y2O
B.Y2O有氧化性且为HYO2的酸酐
C.等质量的Y2O和XO2含有相等的电子数
D.上述反应每生成1molY2O转移6mol电子
(5)已知A、B、C均为中学化学中的常见物质,它们均含有上述五种元素中的一种,在D作用下存在如图2的转化关系.
①若D为常见的金属单质,与氧可形成多种化合物,其中一种为具有磁性的黑色晶体.图2中反应均为氧化还原反应,检验B中阳离子所需要的试剂为硫氰化钾溶液.
②若D为Z的氧化物对应的水化物,A为仅由上述五种元素中的两种组成的正盐,图2中反应均为非氧化还原反应,写出A与C反应生成B的离子方程式Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓.浓度为0.1mol•L-1的A溶液中,离子浓度由大到小的顺序是c(Cl-)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-).

分析 短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是次外层的2倍,则X原子有2个电子层,最外层电子数为4,则X为C元素;Z、Q、R的最高价氧化物的水化物两两混合均能反应生成盐和水,应是氢氧化铝与强碱、强酸的反应,可推知Z为Na、Q为Al,RO2是新一代饮用水的消毒剂,可用来代替R2进行自来水的消毒,则R为Cl;Y的氟化物YF3分子中各原子均达到8电子稳定结构,则Y元素表现+3价,原子序数大于碳、小于钠,故Y为N元素.
(1)电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,电子层越多离子半径越大;
(2)X与氧按原子个数比为1:2组成化合物为CO2,分子中碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对;
Z与氢元素形成的化合物为NaH,溶于水后反应生成NaOH与氢气;
(3)Cl元素比同期相邻的主族元素非金属性强,可以用单质之间的相互置换反应等进行验证;
由制取ClO2的反应过程示意图,可知2mol NaClO2与1mol Cl2反应生成2mol NaCl与2mol ClO2;
(4)发生反应为:3CO+2NO2=3CO2+N2O,
A.物质的量一定时,温度、压强会影响气体体积,N2O不一定处于标况下;
B.HNO2的酸酐为N2O3;
C.N2O和CO2分子电子数相同,摩尔质量相同,等质量的N2O和CO2含有相等的电子数;
D.反应中N元素化合价降低,C碳元素化合价升高,根据N元素化合价变化计算注意电子;
(5)A、B、C均为中学化学中的常见物质,它们均含有上述五种元素中的一种,
①若D为常见的金属单质,与氧可形成多种化合物,其中一种为具有磁性的黑色晶体,则D为Fe,由转化关系可知,A为Cl2、B为FeCl3、C为FeCl2;
②若D为Z的氧化物对应的水化物,则D为NaOH,A为仅由上述五种元素中的两种组成的正盐,由转化关系可知,A为AlCl3、B为Al(OH)3、C为NaAlO2.

解答 解:短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是次外层的2倍,则X原子有2个电子层,最外层电子数为4,则X为C元素;Z、Q、R的最高价氧化物的水化物两两混合均能反应生成盐和水,应是氢氧化铝与强碱、强酸的反应,可推知Z为Na、Q为Al,RO2是新一代饮用水的消毒剂,可用来代替R2进行自来水的消毒,则R为Cl;Y的氟化物YF3分子中各原子均达到8电子稳定结构,则Y元素表现+3价,原子序数大于碳、小于钠,故Y为N元素.
(1)电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,电子层越多离子半径越大,故离子半径:Cl->Na+>Al3+,
故答案为:Cl->Na+>Al3+;
(2)X与氧按原子个数比为1:2组成化合物为CO2,分子中碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对,电子式为:;
Z与氢元素形成的化合物为NaH,溶于水后反应生成NaOH与氢气,所得溶液呈碱性,即溶液pH>7;
故答案为:;>;
(3)Cl元素比同期相邻的主族元素非金属性强,可以用单质之间的相互置换反应等进行验证,反应方程式为:H2S+Cl2=2HCl+S↓;
由制取ClO2的反应过程示意图,可知2mol NaClO2与1mol Cl2反应生成2mol NaCl与2mol ClO2,反应方程式为:2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2,
故答案为:H2S+Cl2=2HCl+S↓;2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2;
(4)发生反应为:3CO+2NO2=3CO2+N2O,
A.每消耗1molNO2,得到0.5molN2O,温度、压强会影响气体体积,N2O不一定处于标况下,其体积不一定是11.2L,故A错误;
B.N2O中N元素处于中间价态,具有氧化性,但HNO2的酸酐为N2O3,故B错误;
C.N2O和CO2摩尔质量相同,二者等质量,则物质的量相等,N2O和CO2分子含有相等的电子数,故等质量的N2O和CO2含有相等的电子数,故C正确;
D.反应中N元素化合价由+4价降低为+1价,每生成1molN2O转移电子为1mol×2×(4-1)=6mol,故D正确,
故选:CD;
(5)A、B、C均为中学化学中的常见物质,它们均含有上述五种元素中的一种,
①若D为常见的金属单质,与氧可形成多种化合物,其中一种为具有磁性的黑色晶体,则D为Fe,由转化关系可知,A为Cl2、B为FeCl3、C为FeCl2,检验FeCl3中阳离子所需要的试剂为:硫氰化钾溶液,
故答案为:硫氰化钾溶液;
②若D为Z的氧化物对应的水化物,则D为NaOH,A为仅由上述五种元素中的两种组成的正盐,由转化关系可知,A为AlCl3、B为Al(OH)3、C为NaAlO2,则:
A与C反应生成B的离子方程式为Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓,浓度为0.1mol•L-1的AlCl3溶液中Al3+离子水解,溶液呈酸性,水解程度微弱,Al3+浓度远远大于氢离子浓度,离子浓度由大到小的顺序是:c(Cl-)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-),
故答案为:Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓;c(Cl-)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-).

点评 本题考查物质结构性质关系应用、元素化合物推断等,推断元素是解题关键,是对学生综合能力的考查,(5)中注意归纳总结中学常见连续反应,难度中等.

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