Question

19．A、B、C、D、E、F、G、L、I九种主族元素分布在三个不同的短周期，它们的原子序数依次增大，其中B、C、D为同一周期，A与E、B与G、D与L分别为同一主族，C、D、F三种元素的原子序数之和为28，F的质子数比D多5，D的最外层电子数是F的2倍，C和D的最外层电子数之和为11．请回答下列问题：
（1）以上八种元素中非金属所形成的最简单气态氢化物稳定性最弱的是（填化学式）SiH₄，E、F、L所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为（用离子符号表示）S^2-＞Na⁺＞Al³⁺．
（2）由L、I两元素可按原子个数比1：1组成化合物X，化合物X中各原子均满足8电子的稳定结构，则X的电子式为．固体化合物E₂D₂投入到化合物E₂L的水溶液中，只观察到有沉淀产生的，写出该反应的离子方程式为：
Na₂O₂+S^2-+2H₂O═S+2Na⁺+4OH^-．
（3）在10L的密闭容器中，通入2mol LD₂气体和1mol D₂气体，一定温度下反应后生成LD₃气体，当反应达到平衡时，D₂的浓度为0.01mol•L^-1，同时放出约177kJ的热量，则平衡时LD₂的转化率为90%；该反应的热化学方程式为2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.7kJ/mol；此时该反应的平衡常数K=8100．
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以C₂、A₂为电极反应物，以HCl一NH₄Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极反应式N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；放电时溶液中H⁺移向正（填“正”或“负”）极．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G、L、I八种元素分布在三个不同的短周期，它们的原子序数依次增大，则A为氢元素；A与E同一主族，E原子序数比A至少大4，可推知E为Na；B、C、D为同一周期，应处于第二周期，E、F、G、H都处于第三周期，令F的最外层电子数为x，其质子数为10+x，则D原子最外层电子数为2x，质子数为2+2x，由于F的质子数比D多5，则有：10+x-（2+2x）=5，解得x=3，故F为Al、D为O，C、D、F三种元素的原子序数之和为28，则C的原子序数=28-8-13=7，故C为N；D与L分别为同主族，则L为S；B与G同主族，结合原子序数可知，处于ⅣA族，故B为C、G为Si，I的原子序数比S大，且是前三周期主族元素，所以I为氯元素，据此进行解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G、L、I八种元素分布在三个不同的短周期，它们的原子序数依次增大，则A为氢元素；A与E同一主族，E原子序数比A至少大4，可推知E为Na；B、C、D为同一周期，应处于第二周期，E、F、G、H都处于第三周期，令F的最外层电子数为x，其质子数为10+x，则D原子最外层电子数为2x，质子数为2+2x，由于F的质子数比D多5，则有：10+x-（2+2x）=5，解得x=3，故F为Al、D为O，C、D、F三种元素的原子序数之和为28，则C的原子序数=28-8-13=7，故C为N；D与L分别为同主族，则L为S；B与G同主族，结合原子序数可知，处于ⅣA族，故B为C、G为Si，I的原子序数比S大，且是前三周期主族元素，所以I为Cl元素，
（1）以上八种元素中的非金属中Si的非金属性最弱，其形成的最简单气态氢化物SiH₄稳定性最弱；
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S^2-＞Na⁺＞Al³⁺，
故答案为：SiH₄；S^2-＞Na⁺＞Al³⁺；
（2）L、I两元素分别为S和Cl，按原子个数比1：1组成化合物X且各原子均满足8电子的稳定结构，其化学式为S₂Cl₂，其电子式为，化合物E₂D₂和化合物E₂L分别为Na₂O₂和Na₂S，它们在水溶液中反应有沉淀，说明的硫产生，所以离子方程式为Na₂O₂+S^2-+2H₂O═S↓+2Na⁺+4OH^-，
故答案为：；Na₂O₂+S^2-+2H₂O═S↓+2Na⁺+4OH^-；
（3）LD₂为SO₂、D₂为O₂，在10L的密闭容器中，通入2mol SO₂气体和1mol O₂气体，一定温度下反应后生成SO₃气体，当反应达到平衡时，O₂的浓度为0.01mol•L^-1，则：
            2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
开始（mol/L）：0.2    0.1     0
变化（mol/L）：0.18   0.09    0.18
平衡（mol/L）：0.02   0.01    0.18
故平衡时SO₂的转化率为$\frac{0.18mol/L}{0.2mol/L}$×100%=90%，
参加反应二氧化硫的物质的量为：0.18mol/L×10L=1.8mol，同时放出约177kJ的热量，则2mol二氧化硫反应放出的热量为：177kJ×$\frac{2mol}{1.8mol}$=196.7kJ，则该反应的热化学方程式为：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.7kJ/mol，
此时该反应的平衡常数为：K=$\frac{0.1{8}^{2}}{0.0{2}^{2}×0.01}$=8100，
故答案为：90%；2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.7kJ/mol；8100；
（4）C₂为N₂、A₂为H₂，以HCl-NH₄Cl溶液为电解溶液构成原电池，正极是氧化剂N₂发生还原反应，电极反应式为N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，根据原电池构成的闭合回路中的电流方向可知，电解质溶液中H⁺向正方向运动，
故答案为：N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；正．

点评 本题结构性质位置关系综合应用，题目难度中等，涉及元素周期律、比较离子半径、电子式、化学平衡及平衡常数有关计算、热化学方程式等知识，推断元素是解题的关键，注意掌握化学平衡计算中三段式解题法应用．