Question

7．现有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的前四周期元素，A元素原子序数与周期序数相同；B、C同周期左右紧邻且二者能形成多种常见有害于大气的气态化合物；D是所在周期的原子序数最大的金属元素；E处于第四周期且其基态原子价层电子排布式为md^2mns^n-2．请回答下列问题（用元素符号或化学式作答）：
（1）BA₃分子的空间构型为三角锥形，B、C元素的第一电离能大小关系为N＞O（或O＜N）．
（2）与D元素同族的短周期元素M与B元素形成的某种化合物是具有特殊功能的陶瓷，其晶胞结构如图1，则每个晶胞中含M原子的个数为2，该功能陶瓷的化学式为BN．
（3）A、C两元素形成原子个数比1：1的化合物在酸性条件下能将E²⁺氧化，写出其离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）写出以金属D、E为两电极、NaOH溶液为电解质溶液组成原电池的负极反应式Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（5）已知在微生物作用的条件下，BA₄⁺经过两步反应被氧化成BC₃^-．两步反应的能量变化如图2．

试写出1molBA₄⁺（aq）全部氧化成BC₃^-（aq）的热化学方程式NH₄⁺（aq）+2O₂（g）=NO₃^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ/mol．

Answer 1

分析 B、C同周期左右紧邻且二者能形成多种常见有害于大气的气态化合物，B为N元素，C为O元素，可形成氮氧化物．A元素原子序数与周期序数相同，则A为H元素，E处于第四周期且其基态原子价层电子排布式为md^2mns^n-2．由于为前四周期元素，则n=4，m=3，则E为Fe元素，D是所在周期的原子序数最大的金属元素，结合原子序数应为第三周期元素，故D为Al．
（1）BA₃分子为氨气，为三角锥形结构，N的最外层为半充满状态，第一电离能大于O元素的；
（2）与D元素同族的短周期元素M为硼元素，结合均摊法计算晶胞中B、N原子数目进而确定化学式；
（3）H₂O₂具有强氧化性，将Fe²⁺氧化生成Fe³⁺，自身被还原生成H₂O；
（4）Al能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，Al为负极；
（5）由图可知，1mol BA₄⁺（aq）全部氧化成BC₃^-（aq）共放出的热量为273kJ+73kJ=346kJ，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式．

解答 解：B、C同周期左右紧邻且二者能形成多种常见有害于大气的气态化合物，B为N元素，C为O元素，可形成氮氧化物．A元素原子序数与周期序数相同，则A为H元素，E处于第四周期且其基态原子价层电子排布式为md^2mns^n-2．由于为前四周期元素，则n=4，m=3，则E为Fe元素，D是所在周期的原子序数最大的金属元素，结合原子序数应为第三周期元素，故D为Al．
（1）BA₃分子为氨气，为三角锥形结构，N的最外层为半充满状态，第一电离能大于O元素的，
故答案为：三角锥形；N＞O（或O＜N）；
（2）与Al元素同族的短周期元素M为硼元素，由晶胞可知B原子半径较大，位于定点和体心，数目为1+8×$\frac{1}{8}$=2，N位于棱和体心，数目为4×$\frac{1}{4}$+1=2，则比值为1：1，化学式为BN，
故答案为：2；BN；
（3）A、C两元素形成原子个数比1：1的化合物在酸性条件下能将E²⁺氧化，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）Al为负极，被氧化生成AlO₂^-，电极方程式为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）由由图可知，1mol BA₄⁺（aq）全部氧化成BC₃^-（aq）共放出的热量为273kJ+73kJ=346kJ，则热化学方程式为：NH₄⁺（aq）+2O₂（g）=NO₃^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ/mol，
故答案为：NH₄⁺（aq）+2O₂（g）=NO₃^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ/mol．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，推断元素是解题关键，综合考查学生分析能力、逻辑推理能力及对知识的迁移运用，需要学生具备扎实的基础．