Question

9．随原子序数递增，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下图所示

根据判断出的元素回答问题：
（1）h在周期表中的位置是第3周期ⅦA族
（2）d、e、g常见离子半径由大到小的顺序（用化学式表示，下同）：S^2-＞O^2-＞Na⁺
（3）f的最高价氧化物与e的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式Al₂O₃+2OH^-+3H₂0=2[Al（OH）₄]^-
（4）z与x组成的4核18电子微粒的结构式为
该微粒与空气形成一种碱性燃料电池，该电池放电时，负极反应为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑
（5）已知1mole的单质在足量d₂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
（6）由上述八种元素中的四种组成的两种酸式盐发生反应的离子方程式：H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O
（7）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、原子半径的大小及原子序数，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）h是Cl元素，位于第3周期ⅤⅡA族；
（2）电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大；
（3）f的最高价氧化物是Al₂O₃，e的最高价氧化物对应水化物是NaOH，二者反应生成Na[Al（OH）₄]；
（4）N和H组成的4核18电子微粒是N₂H₄，由共价键构成，在该碱性燃料电池放电时，负极上N₂H₄失去电子生成N₂；
（5）钠在氧气中燃烧生成过氧化钠，反应方程式为：2Na+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Na₂O₂，计算2mol钠反应放出放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（6）由上述八种元素中的四种组成的两种酸式盐能够发生反应，这两种酸式盐应为硫酸的酸式盐和亚硫酸的酸式盐；
（7）R是NH4Al（SO4）₂，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，进而二者计算生成沉淀总物质的量．

解答 解：从图中的化合价、原子半径的大小及原子序数，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）h是Cl元素，有三个电子层，最外层电子数为7，位于第3周期ⅤⅡA族，
故答案为：第3周期ⅦA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：O^2-＞Na⁺，O^2-和Na⁺2个电子层，而S^2-3个电子层，所以S^2-半径最大，
故答案为：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（3）f的最高价氧化物是Al₂O₃，e的最高价氧化物对应水化物是NaOH，二者反应生成Na[Al（OH）₄]，离子方程式为Al₂O₃+2OH^-+3H₂0=2[Al（OH）₄]^-，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-+3H₂0=2[Al（OH）₄]^-；
（4）N和H组成的4核18电子微粒是N₂H₄，由共价键构成，结构式为，
N₂H₄与空气形成一种碱性燃料电池，该电池放电时，负极上N₂H₄失去电子生成N₂，负极电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
故答案为：；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑
（5）钠在氧气中燃烧生成过氧化钠，反应方程式为：2Na+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Na₂O₂，2mol钠反应放出放出的热量为255.5kJ×2=511kJ，反应热化学方程式为：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1，
故答案为：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1．
（6）由上述八种元素中的四种组成的两种酸式盐能够发生反应，这两种酸式盐应为硫酸的酸式盐和亚硫酸的酸式盐，反应的离子方程式为H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O，
故答案为：H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O；
（7）10mL 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、化学反应方程式的化学计算，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．