题目内容
【题目】自门捷列夫绘制第一张元素周期来以来,经过多次的演变,出现了多种形式的元素周期表,其揭示的规律在多领城发挥了重要作用。下表是元素周期表中部分短周期主族元素的有关信息:
元素编号 | 元素性质或原子结构 |
T | 核外有 5 种不同能量的电子,且最外层有 2 对成对电子 |
X | 最高化合价为+7 价 |
Y | 短周期主族元素原子中半径最大 |
Z | 最高价氧化物对应水化物具有两性 |
(1)上述四种元素中,其简单离子的半径最小的是________(填离子符号)。
(2)T 和 X 对应的元素,其气态氢化物稳定性较强的是_______(填化学式)。
(3)用原子结构的知识,说明 T 和 X 对应元素的非金属性的相对强弱。在 T 对应元素的气态氢化物,其水溶液中滴加 X 单质的水溶液,现象是_______,写出反应的离子方程式 _______。
(4)Y 和 Z 对应元素,其最高价氧化物对应水化物可发生反应。写出该反应的离子方程式________。
(5)可用 Z 对应元素的单质,与氧化铁反应来冶炼铁。若反应中生成了11.2g单质,则转移电子的数目为___。
【答案】Al3+ HCl 有淡黄色沉淀生成 H2S+Cl2=2H++2Cl-+S↓ Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O 0.6NA或3.612×1023
【解析】
以上四种元素都为短周期主族元素, T原子核外有5种不同能量的电子,应为第三周期元素,轨道分布为1s、2s、2p、3s、3p,又因为最外层有 2 对成对电子,3p轨道上有4个电子,则T为S元素;短周期中最高化合价为+7价的元素为Cl元素,则X为Cl元素;短周期主族元素原子中半径最大的元素为Na,则Y为Na元素;短周期中最高价氧化物对应水化物具有两性为氢氧化铝,则Z为Al元素。
(1)上述四种元素分别为钠、铝、硫、氯,钠离子和铝离子两个电子层,硫离子和氯离子为三个电子层,则硫离子和氯离子的半径大于钠离子和铝离子,钠离子和铝离子核外电子排布相同,但铝离子的核电荷数大,半径小,其简单离子的半径最小的是Al3+,
答案为:Al3+;
(2)T为S元素,X为Cl元素,其气态氢化物分别为硫化氢和氯化氢,气态氢化物的稳定性,与化学键的键能大小有关,氯离子的半径小于硫离子的半径,则H-Cl的键长小于H-S的键长,键长越短,键能越大,其气态氢化物稳定性较强的是HCl,
答案为:HCl;
(3)T为S元素,X为Cl元素,T气态氢化物为硫化氢,硫元素为最低价,具有还原性;X 单质的水溶液为氯水,氯水由强氧化性,硫化氢和氯水发生氧化还原反应,生成硫单质和氯化氢,向硫化氢的水溶液中滴加氯水,可观察到溶液出现黄色浑浊,发生的离子反应为:H2S+Cl2=2H++2Cl-+S↓,
答案为:有淡黄色沉淀生成;H2S+Cl2=2H++2Cl-+S↓;
(4)Y为Na元素,Z为Al元素,其最高价氧化物对应水化物分别为氢氧化钠和氢氧化铝,氢氧化铝为两性氢氧化物,可以与强碱反应,生成偏铝酸盐和水,该反应的离子方程式Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O,
答案为:Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O;
(5)Z为Al元素,金属铝和某些金属氧化物组成铝热剂,发生铝热反应,利用铝热反应可以冶炼金属,铝与氧化铁反应生成铁和氧化铝,反应方程式为Fe2O3+2Al
Al2O3+2Fe,若反应中生成了11.2g铁单质,即0.2mol,铁由+3价变为0价,则转移电子的数目为0.2mol×3×6.02×1023=0.6NA或3.612×1023,
答案为:0.6NA或3.612×1023。