Question

4．X、Y、Z、Q、R是五种短周期元素，原子序数依次增大．X元素一种原子核无中子．Y两元素最高正价与最低负价之和均为0；Q与X同主族；Z、R分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素．
（1）R在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族．五种元素原子序数由大到小的顺序是（写元素符号）Na＞Al＞C＞O＞H．
（2）用原子结构解释Q和R得金属性强弱的原因原子半径递增，失电子能力增减弱．
（3）由以上某些元素组成的化合物A、B、C、D有如下转化关系：其中，C是溶于水显酸性的气体；D是淡黄色固体．
A$?_{D}^{C}$B（在水溶液中进行）
①如果A、B均由三种元素组成，B为两性不溶物，则A的化学式为NaAlO₂．由A转变成B的化学方程式为NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃．
②如果A由三种元素组成，B由四种元素组成，A、B溶液均显碱性．用离子方程式表示A溶液显碱性的原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；A、B浓度均为0.1mol/L的混合溶液中，离子浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；；
（4）X和Z按原子个数比1：1组成的化合物甲，是一种“绿色”氧化剂．
①甲中所含共价键类型是极性共价键和非极性共价键．
②空气阴极法电解制备甲的装置如图所示．在碱性溶液中，利用空气中的氧气还原得到甲和稀碱的溶液．图中直流电源的a是正极，阴极的电极反应式是O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-．

Answer 1

分析 X、Y、Z、Q、R是五种短周期元素，原子序数依次增大．X、Y两元素最高正价与最低负价之和均为0，且Q与X同主族，则X、Q处于ⅠA族，Y处于ⅣA族，故X为氢元素，Q为Na元素，Y为碳元素；Z、R分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素，则Z为氧元素、R为Al元素，据此答题．

解答 解：X、Y、Z、Q、R是五种短周期元素，原子序数依次增大．X、Y两元素最高正价与最低负价之和均为0，且Q与X同主族，则X、Q处于ⅠA族，Y处于ⅣA族，故X为氢元素，Q为Na元素，Y为碳元素；Z、R分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素，则Z为氧元素、R为Al元素，
（1）R为Al元素，位于周期表中第三周期第ⅢA族，同周期自左而右原子半径减小，电子层越多原子半径越大，故原子半径Na＞Al＞C＞O＞H，
故答案为：第三周期第ⅢA族；Na＞Al＞C＞O＞H；
（2）Q为Na元素，R为Al元素，钠元素的金属性强于铝元素，因为同周期元素原子电子层数相同，随着原子序数的递增，原子半径递减，失电子能力减弱，金属性减弱，
故答案为：原子半径递增，失电子能力增减弱；
（3）由以上某些元素组成的化合物A、B、C、D有如下转化关系：A$?_{D}^{C}$B（在水溶液中进行），其中，C是溶于水显酸性的气体，则C为CO₂，D是淡黄色固体则D为Na₂O₂，
①如果A、B均由三种元素组成，B为两性不溶物，则B是Al（OH）₃，D是过氧化钠、C是二氧化碳，则A是偏铝酸钠，其化学式为NaAlO₂，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸根离子或碳酸氢根离子，反应方程式为：NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃，
故答案为：NaAlO₂；NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃；
②如果A由三种元素组成，B由四种元素组成，A、B溶液均显碱性，结合转化关系可知，A为碳酸钠、B为碳酸氢钠，溶液中碳酸根水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，破坏水的电离平衡，溶液呈碱性；在碳酸钠、碳酸氢钠均为0.1mol•L^-1的混合溶液中，钠离子浓度最大，碳酸根、碳酸氢根水解，溶液呈碱性，碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，故离子浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；c （Na⁺）＞c （HCO₃^-）＞c （CO₃^2-）＞c （OH^-）＞c （H⁺）；
（4）X和Z按原子个数比1：1组成的化合物甲为H₂O₂，
①H₂O₂中所含共价键类型是极性共价键和非极性共价键，故答案为：极性共价键和非极性共价键；
②在碱性溶液中，利用空气中的氧气还原得到H₂O₂，应该在电解池的阴极发生，电极反应式为O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-，所以电源的a极为正极，b极为负极，
故答案为：正；O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-．

点评 本题考查结构性质位置关系、常用化学用语、无机推断、盐类水解等，难度中等，元素推断是解题的关键，答题时注意基础知识的灵活运用．