Question

19．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，其中仅含有一种金属元素，A和D最外层电子数相同；B、C和E在周期表中相邻，且C、E同主族．B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，A和C可形成两种常见的液态化合物．
请回答下列问题：
（1）C、D、E三种原子对应的离子半径由大到小的顺序是S^2-＞O^2-＞Na⁺（填离子符号）
（2）A、B、C、D的任意三种元素可组成多种化合物，X和Y是其中的两种；X和Y都是既含离子键又含有共价键的离子化合物：将X、Y分别溶于水时，X能促进水的电离，而Y能抑制水的电离，X水溶液的PH＜7，Y水溶液PH＞7．将0.2mol/L的X溶液与0.1mol/L的Y溶液等体积混合后，溶液呈碱性．请判断：
①X的化学式为NH₄NO₃，Y的化学式为NaOH
②混合溶液中各种带电微粒的物质的量的浓度由大到小的顺序为c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺ ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（3）A、C两元素的单质与熔融K₂CO₃组成的燃料电池，其负极反应式为H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂↑+H₂O用该电池电解1L 1mol/L NaCl溶液，当消耗标准状况下1.12L A₂时，NaCl溶液的PH=13（假设电解过程中溶液的体积不变）．
（4）25℃，两种酸的电离平衡常数如下表：

	Ka1	Ka2
H2SO3	1.3×10-2	6.3×10-8
H2CO3	4.2×10-7	5.6×10-11

请写出H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反应的主要离子方程式H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+H₂O+CO₂↑
（5）常温下0.2mol/L的H₂C₂O₄溶液的PH为2.1．H₂C₂O₄与酸性高锰酸钾溶液反应，现象是有气泡（CO₂）产生，紫红色消失．写出反应的离子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O又知该反应开始时速率较慢，随后大大加快，可能的原因是反应生成Mn²⁺对反应起到催化作用（忽略反应的热效应）

Answer 1

分析 A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，B、C和E在周期表中相邻，且C、E同主族，所以B、C、E在周期表中的位置关系为，A和D最外层电子数相同，则二者处于同族，原子序数D大于C小于E，则D为第三周期，其中仅含有一种金属元素，由元素周期律可知该元素只能为D，B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，D的核外电子数为奇数，则D为钠元素或铝元素，又由于A和C可形成两种常见的液态化合物，则A为H元素、C为O元素、B为N元素、E为S元素、D为Na，A和C可形成化合物H₂O、H₂O₂，据此解答．

解答 解：A、B、C、D、E为原子序数依次增大的五种短周期元素，B、C和E在周期表中相邻，且C、E同主族，所以B、C、E在周期表中的位置关系为，A和D最外层电子数相同，则二者处于同族，原子序数D大于C小于E，则D为第三周期，其中仅含有一种金属元素，由元素周期律可知该元素只能为D，B、C的最外层电子数之和等于D的原子核外电子数，D的核外电子数为奇数，则D为钠元素或铝元素，又由于A和C可形成两种常见的液态化合物，则A为H元素、C为O元素、B为N元素、E为S元素、D为Na，A和C可形成化合物H₂O、H₂O₂．
（1）电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子电子层越多离子半径越大，故离子半径：S^2-＞O^2-＞Na⁺，故答案为：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（2）①H、N、O、Na中的任意三种元素可组成多种化合物，X和Y是其中的两种．X 和Y都是既含离子键又含共价键的离子化合物，则X和Y为盐或碱，将X、Y分别溶于水时，X能促进水的电离，X水溶液的pH＜7，则X为铵盐，故X为NH₄NO₃，而Y能抑制水的电离，Y水溶液的pH＞7，则Y为碱，故Y为NaOH，
故答案为：NH₄NO₃；NaOH；
②将0.2mol•L^-1的NH₄NO₃溶液与0.1mol•L^-1的NaOH溶液等体积混合，则混合后发生反应，相当于NH₄NO₃、NH₃•H₂O、NaNO₃等物质的量混合，溶液呈碱性，进行说明NH₄⁺水解小于NH₃•H₂O电离程度，则c（NH₄⁺）＞c（Na⁺ ），故混合溶液中各种带电微粒的物质的量浓度由大到小的顺序为：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺ ）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（NO₃^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺ ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（3）氢气、氧气与熔融K₂CO₃，组成的燃料电池，氢气在负极放电，在熔融碳酸钾条件下生成二氧化碳与水，负极电极反应式为：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂↑+H₂O；
用该电池电解1L1mol/LNaCl溶液，当消耗标准状况下1.12LH₂时，氢气的物质的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，生成的NaOH物质的量=0.05mol×2=0.1mol，故n（OH^-）=0.1mol/L，则c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$=10^-13，故l溶液的pH=-lg10^-13=13，
故答案为：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂↑+H₂O；13；
（4）亚硫酸的一级电离平衡常数大于碳酸的，则亚硫酸的酸性更强，亚硫酸的二级电离平衡常数小于碳酸的一级电离平衡常数，说明亚硫酸根的酸性比碳酸的酸性弱，故H₂SO₃溶液和NaHCO₃溶液反应的主要离子方程式为：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+H₂O+CO₂↑，
故答案为：H₂SO₃+HCO₃^-=HSO₃^-+H₂O+CO₂↑；
（5）反应生成二氧化碳，碳元素被氧化，紫红色褪去，则MnO₄^-还原为Mn²⁺，反应离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，该反应开始时速率较慢，随后大大加快，可能的原因是：反应生成Mn²⁺对反应起到催化作用，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；反应生成Mn²⁺对反应起到催化作用．

点评 本题以元素推断为载体，考查结构性质位置关系、微粒半径比较、盐类水解、原电池、电离平衡常数、氧化还原反应、化学反应速率影响因素等，是对知识综合运用与学生能力考查，推断元素是关键，需充分利用信息，对知识全面掌握，难度中等．