Question

13．随原子序数的递增，八种短周期元素（用字母X等表示）原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图1所示．

根据判断出的元素回答问题：
（1）z在元素周期表的位置是第二周期VA族．
（2）比较d、f简单离子的半径大小（用化学符号表示，下同）O^2-＞Al³⁺；比较d、g元素的简单气态氢化物的稳定性大小H₂O＞H₂S．
（3）任选上述元素组成一种四原子共价化合物，写出其电子式 （或）．
（4）已知1mol固体e的单质在足量d₂气体中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1．
（5）由上述元素组成的离子化合物 Q：eh 和 W：e₂gd₄，若电解含2molQ和2molW的混合水溶液，当阳极产生44.8L气体（标准状况下，且不考虑气体的溶解和损失）时，电路中转移电子的物质的量为6mol．
（6）上述元素可组成盐R：zx₄f（gd₄）₂．向盛有10mL1mol•L^-1R溶液的烧杯中滴加1mol•L^-1 NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积变化示意图如图2：
①R溶液中，离子浓度由大到小的顺序是c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
②写出m点发生反应的离子方程式NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O．
③若在R溶液中改加20mL 1.2mol•L^-1Ba（OH）₂溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为0.022mol．

Answer 1

分析 从图中的化合价和原子半径的大小，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素．
（1）Z是N元素，在元素周期表的位置是第二周期VA族；
（2）电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小；非金属性越强，对应氢化物越稳定；
（3）四原子共价化合物，可以是NH₃、H₂O₂、C₂H₂等；
（4）1molNa的单质在足量O₂中燃烧生成Na₂O₂（s），放出255.5kJ热量，2molNa反应放出热量为511kJ，注明聚集状态、反应热书写热化学方程式；
（5）电解含2mol NaCl和2molNa₂SO₄的混合水溶液，阳极产生44.8L气体，标准状况下物质的量为2mol，
阳极首先发生反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，然后发生反应：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（6）①R是NH₄Al（SO₄）₂，溶液中Al³⁺、NH₄⁺均水解使溶液呈酸性，但Al³⁺比 NH₄⁺水解程度更大；
②m点过程中加入氢氧化钠，沉淀物质的量不变，是NH₄⁺与OH^-反应生成NH₃•H₂O；
③根据n=cV计算n（Al³⁺ ）、n（NH₄⁺）、n（SO₄^2-）、n（Ba²⁺）、n（OH^-），根据SO₄^2-、Ba²⁺中不足量的离子的物质的量计算生成BaSO₄的物质的量，依次发生：Al³⁺+OH^-=Al（OH）₃↓、NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，根据方程式计算生成Al（OH）₃的物质的量，进而二者计算生成固体总物质的量．

解答 解：从图中的化合价和原子半径的大小，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素．
（1）Z为N元素，在元素周期表的位置是第二周期VA族，故答案为：第二周期VA族；
（2）电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：r（O^2-）＞r（Al³⁺），非金属性越强，对应氢化物越稳定，故稳定性：H₂O＞H₂S，
故答案为：O^2-；Al³⁺；H₂O；H₂S；
（3）四原子共价化合物，可以是NH₃、H₂O₂、C₂H₂等，其电子式为： （或），
故答案为： （或）；
（4）1molNa的单质在足量O₂中燃烧生成Na₂O₂（s），放出255.5kJ热量，2molNa反应放出热量为511kJ，则该反应的热化学方程式为：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1，
故答案为：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1；
（5）电解含2mol NaCl和2molNa₂SO₄的混合水溶液，阳极产生44.8L气体，标准状况下物质的量为2mol，
阳极首先发生反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，反应产生1mol氯气，转移2mol电子，然后发生反应：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，n（O2）=2mol-1mol=1mol，反应转移电子的物质的量是4mol，所以电路中转移电子的物质的量为6mol，
故答案为：6；
（6）①盐NH₄Al（SO₄）₂在溶液中发生电离：NH₄Al（SO₄）₂=NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-，NH₄⁺、Al³⁺发生水解反应，消耗水电离产生的OH^-，使溶液中c（H⁺）增大，当最终溶液达到平衡时，c（H⁺）＞c（OH^-），溶液显酸性；由于Al³⁺水解程度大于NH₄⁺，因此c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺），盐水解程度是微弱的，主要以盐电离产生的离子存在，因此溶液中离子浓度大小关系是：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
②m点过程中加入氢氧化钠，沉淀物质的量不变，是NH₄⁺与OH^-反应生成NH₃•H₂O，离子方程式为NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，
故答案为：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
③10mL 1mol•L^-1 NH₄Al（SO₄）₂溶液中Al³⁺ 物质的量为0.01mol，NH₄⁺的物质的量为0.01mol，SO₄^2-的物质的量为0.02mol，20mL 1.2 mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中Ba²⁺物质的量为0.024mol，OH^-为0.048mol，
由SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，可知SO₄^2-不足，故可以得到0.02mol BaSO₄，
     Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
0.01mol 0.03mol 0.01mol
反应剩余OH^-为0.048mol-0.03mol=0.018mol，
    NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O
0.01mol 0.01mol
反应剩余OH^-为0.018mol-0.01mol=0.008mol，
   Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
0.008mol 0.008mol
故得到Al（OH）₃沉淀为0.01mol-0.008mol=0.002mol
则最终得到固体为0.02mol+0.002mol=0.022mol，
故答案为：0.022．

点评 本题考查结构位置性质关系、离子半径的大小比较、元素周期律、热化学方程式书写、离子浓度大小比较、化学图象及化学计算，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．