Question

11．有八种短周期主族元素x、y、z、d、e、f、g、h，其中x、y、d、f随着原子序数的递增，其原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图1所示．z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液（浓度均为0.01mol•L^-1）的pH与原子序数的关系如图2所示．

根据上述信息进行判断，并回答下列问题：
（1）h在元素周期表中的位置是第三周期第ⅦA族．
（2）比较f、g、h常见离子的半径大小S^2-＞Cl^-＞Al³⁺（用离子符号表示）；e、f 的最高价氧化物对应水化物碱性较强的是NaOH（用化学式表示）．
（3）下列可作为比较f和Mg金属性强弱的依据是bc．
a．测两种元素单质的硬度和熔、沸点
b．测等浓度相应氯化物水溶液的pH
c．比较单质与同浓度盐酸反应的剧烈程度
d．比较两种元素在化合物中化合价的高低
（4）上述元素任选三种组成六原子共价化合物，写出其化学式HClO₄、H₂CO₃、H₂SO₃等（写一个即可）．
（5）据报道，最近意大利科学家获得了极具研究价值的z₄，其分子结构与白磷分子的正四面体结构相似．已知断裂1mol z-z键吸收167kJ热量，生成1mol Z≡Z键放出942kJ热量，请写出z₄气体在一定条件下生成z₂气体反应的热化学方程式N₄（g）=2N₂（g）△H=-882kJ/mol．
（6）由上述元素中的y、z、e组成的某剧毒化合物eyz不慎泄露时，消防人员通常采用喷洒过氧化氢溶液的方式处理，以较少污染．反应生成一种酸式盐和一种气体，二者溶于水均呈碱性，该反应的化学方程式为NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃↑．已知eyz含有z₂分子中类似的化学键，写出化合物eyz的电子式．

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，f是Al元素，z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01mol•L^-1，e的pH为12，为一元强碱，则e是Na元素，z、h的pH均为2，为一元强酸，则z为N元素、h为Cl元素；g的pH小于2，则g的为二元强酸，故g为S元素．
（1）主族元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数；
（2）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；
金属性越强，最高价氧化物水化物的碱性越强；
（3）a．单质的硬度和熔、沸点，属于物理性质，不能比较金属强弱；
b．溶液pH越小，水解程度越大，对应元素的金属性越弱；
c．金属性越强，单质与同浓度盐酸反应越剧烈；
d．金属性强弱与失去电子数目无关，与得失电子难易有关；
（4）任三种组成六原子共价化合物有HClO₄、H₂CO₃、H₂SO₃等；
（5）N₄气体转变为N₂气体先破坏N₄分子N-N键吸收能量，再生成N₂分子形成N≡N键放出能量，注意一个N₄分子中含有6个N-N键，计算能量的变化，注明聚集状态、反应热书写热化学方程式；
（6）化合物NaCN不慎泄露时，通常采用喷洒过氧化氢溶液的方式处理，以较少污染．反应生成一种酸式盐和一种气体，二者溶于水均呈碱性，应生成NaHCO₃、NH₃；
NaCN由Na⁺、CN^-构成，含有N₂分子中类似的化学键，则CN^-中存在三键．

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，f是Al元素，z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01mol•L^-1，e的pH为12，为一元强碱，则e是Na元素，z、h的pH均为2，为一元强酸，则z为N元素、h为Cl元素；g的pH小于2，则g的为二元强酸，故g为S元素．
（1）h为Cl元素，处于周期表中第三周期第ⅦA族，故答案为：第三周期第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，离子电子层越多离子半径越大，则离子半径：S^2-＞Cl^-＞Al³⁺；
金属性Na＞Al，金属性越强，最高价氧化物水化物的碱性越强，故金属性NaOH＞Al（OH）₃，
故答案为：S^2-＞Cl^-＞Al³⁺；NaOH；
（3）a．单质的硬度和熔、沸点，属于物理性质，不能比较金属强弱，故A错误；
b．溶液pH越小，金属阳离子水解程度越大，金属阳离子对应的键越弱，则对应元素的金属性越弱，故b正确；
c．单质与同浓度盐酸反应越剧烈，说明金属性越强，故c正确；
d．化合物中金属元素化合价越高，说明金属原子失去电子越大，但金属性强弱与失去电子数目无关，与得失电子难易有关，故d错误，
故选：bc；
（4）任三种组成六原子共价化合物有HClO₄、H₂CO₃、H₂SO₃等，
故答案为：HClO₄、H₂CO₃、H₂SO₃等；
（5）根据原子守恒知，一个N₄分子生成2个N₂分子，一个N₄分子中含有6个N-N键，破坏1molN₄分子中含有6molN-N键需要吸收167kJ/mol×6mol=1002kJ能量；
生成2molN≡N键放出942kJ/mol×2mol=1884kJ能量，所以该反应放出1884kJ-1002kJ=882kJ能量，所以热化学反应方程式为N₄（g）=2N₂（g）△H=-882kJ/mol，
故答案为：N₄（g）=2N₂（g）△H=-882kJ/mol；
（6）化合物NaCN不慎泄露时，通常采用喷洒过氧化氢溶液的方式处理，以较少污染．反应生成一种酸式盐和一种气体，二者溶于水均呈碱性，应生成NaHCO₃、NH₃，反应方程式为：NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃↑，
NaCN由Na⁺、CN^-构成，含有N₂分子中类似的化学键，则CN^-中存在三键，NaCN电子式为：，
故答案为：NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃↑；．

点评 本题考查结构位置性质关系、半径的大小比较、元素周期律、热化学方程式书写、盐类水解等，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．