Question

17．第VA族元素按原子序数依次增大的顺序为氮（N）、磷（P）、砷（A_^s）、锑（Sb）、铋（Bi）．它们的单质及其化合物的应用较为广泛，请回答下列有关问题：
（1）酸性：H₃AsO₄强于（填“强于”或“弱于”）H₂Sb0₄．
（2）肼易溶于水，是一种二元弱碱，用电离方程式表示肼的水溶液显碱性的原因：N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-，25℃时水溶液中肼与强酸反应结合一个质子的平衡常数K_b1=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）×c（{H}^{+}）}$．常温下，若将2mol/LN₂H₄•H₂0溶液与1.3mol/L硫酸溶液等体积混合，则溶液中各微粒（离子及N₂H₄•H₂O）浓度由大到小的顺序为c（N₂H₅⁺）＞c（SO₄^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（N₂H₄）＞c（OH^-）．
（3）铋酸钠（NaBiO₃）是一种难溶于水的固体，用于定性检验酸性溶液中Mn²⁺的存在（产物中铋元素以Bi³⁺形式存在），向硫酸锰溶液中加入足量铋酸钠固体后，溶液呈紫红色，反应的离子方程式为2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺═2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O，若向1L物质的量浓度均为2mol/L的硫酸与氯化锰的混合溶液中加入足量铋酸钠固体，反应所得氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1．
（4）酸碱电子理论认为，凡是可以接受电子对的物质称为酸，凡是可以提供电子对的物质称为碱．等物质的量的AsCl₃、SbCl₅、Cl₂反应，可得一种离子化合物（氯元素只显-1价），阳离子为正四面体构型的一价阳离子，则阴离子的化学式为SbCl₆^-，反应中SbCl₅表现的性质为酸性．

Answer 1

分析 （1）元素非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强；
（2）N₂H₄结合H₂O电离的氢离子使溶液呈碱性；肼与强酸反应结合一个质子：N₂H₄+H⁺N₂H⁺₅；将2mol/L N₂H₄•H₂O溶液与1.3mol/L 硫酸溶液等体积混合，假设溶液体积均为1L，得到溶液中0.6mol N₂H₆SO₄、（N₂H₅）₂SO₄为0.7mol，N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺水解，溶液呈酸性，水解程度微弱；
（3）铋酸钠（不溶于水）在酸性溶液中与Mn²⁺反应生成MnO₄^-和Bi³⁺，反应的离子方程式为：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺═2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O；
先氧化氯离子为氯气，反应的离子方程式为：2Cl^-+NaBiO₃+6H⁺═Cl₂↑+Bi³⁺+Na⁺+3H₂O，再氧化锰离子为MnO₄^-，结合氢离子、氯离子、锰离子物质的量进行过量计算解答；
（4）反应中As元素被氧化为+5价，Cl还原Cl^-，SbCl₅中Sb的最外层的d轨道有空轨道，可以接受电子对形成SbCl₆^-离子，阳离子为正四面体构型的一价阳离为AsCl₄⁺．

解答 解：（1）非金属性As＞Sb，元素非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，则酸性：H₃AsO₄ 强于H₂Sb0₄，
故答案为：强于；
（2）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH^-和阳离子，电离方程式为N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-；肼与强酸反应结合一个质子：N₂H₄+H⁺N₂H⁺₅，则平衡常数K_b1=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）×c（{H}^{+}）}$；
将2mol/L N₂H₄•H₂O溶液与1.3mol/L 硫酸溶液等体积混合，假设溶液体积均为1L，则N₂H₄•H₂O为2mol、
H⁺为2.6mol，完全反应得到1mol（N₂H₅）₂SO₄后，剩余氢离子为2.6mol-2mol=0.6mol，则有0.3mol （N₂H₅）₂SO₄转化得到0.6mol N₂H₆SO₄，故（N₂H₅）₂SO₄为0.7mol，N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺水解，溶液呈酸性，水解程度微弱，所以c（N₂H₅⁺）＞c（SO₄^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（N₂H₄）＞c（OH^-），
故答案为：N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-；$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）×c（{H}^{+}）}$；c（N₂H₅⁺）＞c（SO₄^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（N₂H₄）＞c（OH^-）；
（3）铋酸钠（不溶于水）在酸性溶液中与Mn²⁺反应生成MnO₄^-和Bi³⁺，则反应的离子方程式为：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺═2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O，
氢离子为4mol、氯离子为4mol、锰离子为2mol，先氧化氯离子为氯气，
2Cl^-+NaBiO₃+6H⁺═Cl₂↑+Bi³⁺+Na⁺+3H₂O
4mol       12mol
故氢离子不足，只有部分氯离子被氧化，锰离子不反应，反应所得氧化产物（Cl₂）与还原产物（Bi³⁺）的物质的量之比为 1：1，
故答案为：2Mn²⁺+5NaBiO₃+14H⁺═2MnO₄^-+5Bi³⁺+5Na⁺+7H₂O；1：1；
（4）反应中As元素被氧化为+5价，Cl还原Cl^-，SbCl₅中Sb的最外层的d轨道有空轨道，可以接受电子对形成SbCl₆^-离子，阳离子为正四面体构型的一价阳离为AsCl₄⁺，反应中SbCl₅表现的性质为酸性，
故答案为：SbCl₆^-；酸．

点评 本题考查元素周期律应用、弱电解质的电离平衡、氧化还原反应、对信息的应用等，属于拼合型题目，侧重学生能力的考查，难度较大．