题目内容

A、B、C、D四种元素均为短周期元素,原子序数依次增大.
①A元素原子最外层电子数是核外电子层数的3倍,A与D同主族,A和D可形成两种化合物X和Y,X和水反应后生成一种具有还原性的二元酸M,M可以使溴水褪色.
②A元素的单质和C元素的单质化合可生成Z,纯净的Z是现代光学及光纤制品的基本原料,可与氢氟酸反应.
③A元素的单质和B元素的单质一定条件下反应生成化合物N,D元素的单质和B元素的单质反应生成化合物G,化合物N和化合物G的相对分子质量相等,且焰色反应均呈黄色.
回答下列问题:
(1)A、B、C、D四种元素的原子半径按由小到大排列的顺序为(用相应的元素符号表示)
 

(2)M可以使溴水褪色,写出该反应的离子方程式
 

(3)Z与氢氟酸反应的化学方程式
 

(4)化合物N与化合物G的水溶液反应,若氧化剂与还原剂物质的量之比为1:1,该反应的化学方程式为
 

(5)D元素离子的电子结构示意图为
 
,用过量NaOH溶液吸收D的氢化物后,以石墨作电极电解该溶液可回收D的单质,该方法的优点是
 
考点:位置结构性质的相互关系应用
专题:元素周期律与元素周期表专题
分析:A、B、C、D四种元素均为短周期元素,原子序数依次增大.
①A元素原子最外层电子数是核外电子层数的3倍,最外层电子数不能超过8个,K层为最外层不能超过2个,则A是O元素;
A与D同主族且为短周期元素,则D是S元素,A和D可形成两种化合物X和Y,X和水反应后生成一种具有还原性的二元酸M,M可以使溴水褪色,则X是SO2、M是H2SO3、Y是SO3
②A元素的单质和C元素的单质化合可生成Z,纯净的Z是现代光学及光纤制品的基本原料,可与氢氟酸反应,则C是Si元素,Z是SiO2
③A元素的单质和B元素的单质一定条件下反应生成化合物N,D元素的单质和B元素的单质反应生成化合物G,化合物N和化合物G的相对分子质量相等,且焰色反应均呈黄色,则B是Na元素,G是Na2S、N是Na2O2
解答: 解:A、B、C、D四种元素均为短周期元素,原子序数依次增大.
①A元素原子最外层电子数是核外电子层数的3倍,最外层电子数不能超过8个,K层为最外层不能超过2个,则A是O元素;
A与D同主族且为短周期元素,则D是S元素,A和D可形成两种化合物X和Y,X和水反应后生成一种具有还原性的二元酸M,M可以使溴水褪色,则X是SO2、M是H2SO3、Y是SO3
②A元素的单质和C元素的单质化合可生成Z,纯净的Z是现代光学及光纤制品的基本原料,可与氢氟酸反应,则C是Si元素,Z是SiO2
③A元素的单质和B元素的单质一定条件下反应生成化合物N,D元素的单质和B元素的单质反应生成化合物G,化合物N和化合物G的相对分子质量相等,且焰色反应均呈黄色,则B是Na元素,G是Na2S、N是Na2O2
(1)A、B、C、D分别是O、Na、Si、S元素,电子层数越多其原子半径越大,同一周期元素,原子半径随着原子序数增大而减小,所以四种元素的原子半径按由小到大排列的顺序为O<S<Si<Na,故答案为:O<S<Si<Na;
(2)M是H2SO3,H2SO3具有还原性,Br2具有氧化性,二者发生氧化还原反应生成氯气和HBr,离子方程式为H2SO3+Br2+H2O=4H++SO42-+2Br-,故答案为:H2SO3+Br2+H2O=4H++SO42-+2Br-
(3)Z是SiO2,Z与氢氟酸反应生成四氟化硅和水,化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,故答案为:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
(4)G是Na2S、N是Na2O2,化合物N与化合物G的水溶液反应,若氧化剂与还原剂物质的量之比为1:1,二者反应生成S和氢氧化钠,该反应的化学方程式为Na2O2+Na2S+2H2O=4NaOH+S↓,故答案为:Na2O2+Na2S+2H2O=4NaOH+S↓;
(5)D是S元素,S离子核外有3个电子层、18个电子,S元素离子的电子结构示意图为,用过量NaOH溶液吸收D的氢化物后,溶液中的溶质是硫化钠,以石墨作电极电解该溶液可回收D的单质,阳极上硫离子放电生成S单质,阴极上氢离子放电生成氢气,同时溶液中生成NaOH,NaOH能循环利用,且副产物氢气能作燃料或化工原料,故答案为:;生成的NaOH可循环利用,副产物氢气可以作为化工原料或燃料.
点评:本题考查较综合,涉及元素周期律、氧化还原反应、电解原理等知识点,根据物质的性质、元素周期律分析解答,注意基础知识的积累.
练习册系列答案
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碳及其许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用.
(1)①依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是
 
(填序号).
A.C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H>0
B.Na2CO3(aq)+2HCl(aq)═2NaCl(aq)+H2O(l)+CO2(g)△H<0
C.2CO2(g)═2CO(g)+O2(g)△H>0
D.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H<0
②在一定条件下CO2和H2反应生成的乙醇可作为燃料电池的燃料,已知乙醇燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液,该电池负极的电极反应式为
 
,每消耗23g乙醇理论上转移的电子的物质的量为
 
mol
(2)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH22].已知:
①2NH3(g)+CO2(g)═NH2CO2 NH4(s)△H=-l59.5kJ?mol-1
②NH2CO2NH4(s)═CO(NH22(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ?mol-1
③H2O(l)═H2O(g)△H=+44.0kJ?mol-1
写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为
 

(3)用活性炭还原法处理氮氧化物.向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,发生反应:
C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2 (g)△H<0
在t1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
 时间(min)
浓度(mol?L-1
 010 15 20 25 
 NO 1.00 0.60 0.40 0.400.52  0.52
 N2 0 0.20 0.30 0.30 0.39 0.39
 CO2 0 0.20 0.30 0.30 0.39 0.39
(1)该反应的平衡常数K=
 
(保留两位小数).0~5min时间内平均υ(NO)=
 
 mol?L-1?
min-1
(2)15min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是
 
.(写出一种方法即可)
(3)若t2℃,反应重新达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:2:2,则该反应的t1
 
t2(填“>”或“<”).
如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2是当前科学家研究的重要课题.
(1)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料.为探究该反应原理,进行如下实验:某温度下,在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO2和3.25mol H2,在一定条件下反应,测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示.
①从反应开始到3min时,氢气的平均反应速率v(H2)=
 

②下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是
 

A.在原容器中再充入1mol CO2        B.在原容器中再充入1mol H2
C.在原容器中充入1mol He           D.使用更有效的催化剂
E.缩小容器的容积                  F.将水蒸气从体系中分离出
(2)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料,其热化学反应方程式为2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=a kJ?mol-1,在一定压强下,测得该反应的实验数据如下表所示.请根据表中数据回答下列问题.

温度(K)

CO2转化率/(%)
n(H2)
n(CO2)
500600700800
1.545332012
260432815
383623722
①上述反应的a
 
0(填“大于”或“小于”).
②恒温下,向反应体系中加入固体催化剂,则反应产生的热量
 
(填“增大”、“减小”或“不变”).
③增大
n(H2)
n(CO2)
的值,则生成乙醇的物质的量
 
(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”).

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