Question

下表中列出五种短周期元素A、B、C、D、E的信息，请推断后作答：

元素	有关信息
A	元素主要化合价为-2，原子半径为0.074n m
B	所在主族序数与所在周期序数之差为4
C	原子半径为0.102n m，其单质在A的单质中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰
D	最高价氧化物的水化物，能按1：1电离出电子数相等的阴、阳离子
E	原子半径为0.075n m，最高价氧化物的水化物与其氢化物组成一种盐X

（1）画出B的离子结构示意图______；写出D元素最高价氧化物的水化物电子式______．
（2）盐X水溶液显______（填“酸”“碱”“中”）性，用离子方程式解释其原因______．
（3）D₂CA₃的溶液与B的单质能发生反应，其反应的离子方程式为______．
（4）已知E元素的某种氢化物Y与A₂的摩尔质量相同．Y与空气组成的燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20～30%的KOH溶液．该燃料电池放电时，正极的电极反应式是______．
（5）如图是一个电解过程示意图．假设使用Y-空气燃料电池作为本过程的电源，铜片质量变化128g，则Y一空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气（设空气中氧气的体积含量为20%）______L．

Answer 1

A元素主要化合价为-2，原子半径为0.074nm，则A处于第ⅥA族；
C原子半径为0.102nm，其单质在X的单质中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，则C为S元素，A为O元素；
B所在主族序数与所在周期序数之差为4，满足该条件元素为O或Cl，由于A为O元素，则B为Cl元素．
E原子半径为0.075n m，最高价氧化物的水化物与其氢化物组成一种盐X，则E为N元素，X为NH₄NO₃．
D最高价氧化物的水化物，为酸或碱，能按1：1电离出电子数相等的阴、阳离子，则D为Na元素．
即A为O元素，B为Cl元素，C为S元素，D为Na元素，E为N元素．X为NH₄NO₃．
（1）B为Cl元素，氯离子质子数为17，核外有18个电子，有3个电子层，最外层有8个电子，氯离子原子结构示意图为




；D为Na元素，最高价氧化物的水化物为NaOH，NaOH是离子化合物，由钠离子和氢氧根离子构成，其电子式为



．
故答案为：



；



．
（2）X为NH₄NO₃，是强酸弱碱盐，铵根离子水解NH₄⁺+H₂O



NH₃?H₂O+H⁺，溶液呈酸性．
故答案为：酸；NH₄⁺+H₂O



NH₃?H₂O+H⁺．
（3）Cl₂具有强氧化性，Na₂SO₃有较强的还原性，氯气能将亚硫酸根氧化为硫酸根，反应离子方程式：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-．
故答案为：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-．
（4）A₂的为O₂，摩尔质量为32g/mol，所以N元素的氢化物Y的摩尔质量为32g/mol，氢化物Y为N₂H₄，原电池正极发生还原反应，所以氧气在正极放电生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（5）铜为阳极，发生氧化反应，铜片质量变化128g，转移电子的物质的量为

128g

64g/mol

×2=4mol，由O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-可知，电池需消耗氧气1mol，标准状况下，氧气的体积为1mol×22.4L/mol=22.4L，所以需空气体积为

22.4L

20%

=112L．
故答案为：112L．