Question

11．已知A、B、C、D、E、F、G为七种短周期的主族元素，原子序数依次增大．已知：A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体．C与B、G在元素周期表中处于相邻位置，这三种元素最外层电子数之和为17，质子数之和为31．D与F同周期，且在该周期中D元素的原子半径最大（稀有气体除外）．根据以上信息回答下列问题：
（1）B、C、G的氢化物中稳定性最强的是H₂O（填化学式），沸点最高的是H₂O （填化学式）．
（2）D、E、F形成的简单离子半径由大到小的顺序为Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺（用离子符号表示）．
（3）A与B能形成离子化合物BA₅，该物质能与水剧烈反应生成一种气体和一种碱，则该反应的化学方程式为NH₅+H₂O=H₂↑+NH₃?H₂O
（4）D的碳酸氢盐溶液与稀硫酸混合，当生成11.2L（标准状况）气体（不考虑气体溶解）时放热6.32kJ，写出该反应的热化学离子方程式HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1．
（5）科学家猜想宇宙中某星球上可能会存在着一种由A，B两种元素组成的一系列化合物，如BA₃、B₂A₄、B₃A₅、B₄A₆等，该系列化合物的通式为N_nH_n+2（用元素符号表示）．有B₂A₄与另外两种等物质的量的该系列中的化合物组成的混合蒸气，在足量氧气中充分燃烧，只生成B元素的单质和水，且B元素的单质和水的物质的量之比为1：2，则另外两种化合物是NH₃、N₃H₅ （写化学式）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G为七种短周期的主族元素，原子序数依次增大．A的最外层电子数等于电子层数，且A的单质在常温下为气体，则A为H元素；C与B、G在元素周期表中处于相邻位置，结合原子序数依次增大，可知C、B同周期，C、G同主族，设C、G最外层电子数为x，则B最外层电子数为x-1，故x+1+x+1+x-1=17，解得x=6，故C为O元素、B为N元素、G为S元素，三者质子数之和为31；F的最外层电子数等于电子层数，原子序数大于氧，只能处于第三周期，故F为Al；D与F同周期，且在该周期中D元素的原子半径最大，则D为Na，E的原子序数介于Na、Al之间，则E为Mg，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G为七种短周期的主族元素，原子序数依次增大．A的最外层电子数等于电子层数，且A的单质在常温下为气体，则A为H元素；C与B、G在元素周期表中处于相邻位置，结合原子序数依次增大，可知C、B同周期，C、G同主族，设C、G最外层电子数为x，则B最外层电子数为x-1，故x+1+x+1+x-1=17，解得x=6，故C为O元素、B为N元素、G为S元素，三者质子数之和为31；F的最外层电子数等于电子层数，原子序数大于氧，只能处于第三周期，故F为Al；D与F同周期，且在该周期中D元素的原子半径最大，则D为Na，E的原子序数介于Na、Al之间，则E为Mg．
（1）O、N、S三元素中O的非金属性最强，故三者氢化物中H₂O最稳定，常温下水为液态，而氨气、硫化氢为气体，故H₂O的沸点最高，
故答案为：H₂O；H₂O；
（2）D、E、F形成的简单离子分别为Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，电子层结构均相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺，故答案为：Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺；
（3）A与B能形成离子化合物H₅N，该化合物为NH₄H，该物质能与水剧烈反应生成一种气体和一种碱，生成氢气与NH₃?H₂O，反应方程式为：NH₅+H₂O=H₂↑+NH₃?H₂O，
故答案为：NH₅+H₂O=H₂↑+NH₃?H₂O；
（4）NaHCO₃溶液与稀硫酸混合，当生成11.2L（标准状况）气体，时放热6.32kJ，生成气体为二氧化碳，其物质的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，故生成1mol二氧化碳放出的热量=6.32kJ×$\frac{1mol}{0.5mol}$=12.64kJ，该反应的热化学离子方程式为：HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1，
故答案为：HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1；
（5）科学家猜想这样的星球上可能会存在着一种组成结构与NH₃、N₂H₄类似的系列化合物如N₃H₅、N₄H₆等，该系列化合物中N原子成3个共价键，n个N原子之间形成（n-1）个N-N键，故可以结合H原子数目=3n-（n-1）×2=n+2，故该系列化合物的通式为N_nH_n+2；
N₂H₄与另外两种等物质的量的该系列中的化合物组成的混合蒸气，在足量氧气中充分燃烧，只生成N₂和水，且N₂和水的物质的量之比为1：2，则混合蒸气中n（N）：n（H）=1×2：2×2=1：2，N₂H₄中（N）：n（H）=1：2，故另外的量物质的平均组成为N₂H₄，根据平均N原子可知，一定含有NH₃，另外组成中N原子数目为2×2-1=3，故另外组成为N₃H₅，H原子符合题意，
故答案为：N_nH_n+2；NH₃、N₃H₅．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，推断元素是解题关键，侧重对学生分析问题与知识迁移运用能力考查，为高考常见形式，需要学生具备扎实的基础，难度中等．