Question

12．四种短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，请结合表中信息回答下列问题．

	W	X	Y	Z
结构 或性质	最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物反应得到离子化合物	焰色反应呈黄色	在同周期主族元素形成的简单离子中，离子半径最小	最高正价与最低负价之和为零

（1）Z在元素周期表中位于ⅣA族．
（2）上述元素的最高价氧化物对应的水化物中，有一种物质在一定条件下均能与其他三种物质发生化学反应，该元素是Na（填元素符号）．
（3）①下列可作为比较X和Y金属性强弱的依据是bc（填序号）．
a．自然界中的含量　　　　　　　b．相应氯化物水溶液的pH
c．单质与水反应的难易程度　　　d．单质与酸反应时失去的电子数
②从原子结构的角度解释X的金属性强于Y的原因：电子层相同，核电荷数Al＞Na，原子半径Na＞Al，所以原子核对最外层电子的吸引力Na＜Al，失电子能力Na＞Al，原子半径X＞Y，所以原子核对最外层电子的吸引力X＜Y，失电子能力X＞Y．
（4）W的一种氢化物HW₃可用于有机合成，其酸性与醋酸相似．体积和浓度均相等的HW₃与X的最高价氧化物对应的水化物混合，反应的化学方程式是HN₃+NaOH═NaN₃+H₂O，混合后溶液中离子浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（N₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（5）Y单质和Mg组成的混合物是一种焰火原料，某兴趣小组设计如下所示的实验方案，测定混合物中Y的质量分数．

能确定混合物中Y的质量分数的数据有abc（填序号）．
a．m、n　　b．m、y　　c．n、y．

Answer 1

分析 四种短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，W最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物反应得到离子化合物，则W为N元素；X焰色反应呈黄色，则X为Na；Y、Z原子序数大于Na，二者处于第三周期，在同周期主族元素形成的简单离子中，Y的离子半径最小，则Y为Al，Z最高正价与最低负价之和为零，则Z为Si元素．
（1）主族元素族序数=最外层电子数；
（2）W、X、Y、Z形成的最高价氧化物的水化物分别是硝酸、氢氧化钠、氢氧化铝、硅酸，氢氧化钠和其他三种物质能反应；
（3）①比较金属性强弱的方法有：金属元素最高价氧化物的水化物碱性强弱、金属之间的置换反应、和酸或水反应生成氢气的难易程度、形成的氯化物溶液酸性强弱等，与得失电子数目多少无关；
②电子层相同、核电荷数越大原子半径越小，原子核对核外电子吸引越强；
（4）HN₃的酸性与醋酸的相当，则HN₃为弱酸，与NaOH发生中和反应，等体积、等浓度的HN₃、NaOH溶液恰好反应得到NaN₃溶液，NaN₃溶液中N₃^-水解，溶液呈碱性；
（5）镁、铝和稀硫酸反应生成硫酸镁、硫酸铝和氢气，硫酸镁、硫酸铝和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁、氢氧化铝，氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，氢氧化镁和氢氧化钠溶液不反应，灼烧氢氧化镁固体，氢氧化镁分解生成氧化镁和水，所以最后所得固体是氧化镁，要确定Al的质量分数，可以计算Al的质量，进而计算其质量分数．

解答 解：四种短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，W最高价氧化物对应的水化物与其气态氢化物反应得到离子化合物，则W为N元素；X焰色反应呈黄色，则X为Na；Y、Z原子序数大于Na，二者处于第三周期，在同周期主族元素形成的简单离子中，Y的离子半径最小，则Y为Al，Z最高正价与最低负价之和为零，则Z为Si元素．
（1）Z是Si元素，最外层电子数为4，处于第ⅣA族，故答案为：ⅣA；
（2）W形成的最高价氧化物的水化物是硝酸，X的最高价氧化物的水化物是氢氧化钠，Y的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝，Z的最高价氧化物的水化物是硅酸，氢氧化钠和其他三种物质能反应，所以该元素是Na，故答案为：Na；
（3）①比较金属性强弱的方法有：金属元素最高价氧化物的水化物碱性强弱、金属之间的置换反应、和酸或水反应生成氢气的难易程度、形成的氯化物溶液酸性强弱等，与得失电子数目多少无关，故选：bc；
②电子层相同，核电荷数Al＞Na，原子半径Na＞Al，所以原子核对最外层电子的吸引力Na＜Al，失电子能力Na＞Al，
故答案为：电子层相同，核电荷数Al＞Na，原子半径Na＞Al，所以原子核对最外层电子的吸引力Na＜Al，失电子能力Na＞Al；
（4）HN₃的酸性与醋酸的相当，则HN₃为弱酸，与NaOH发生中和反应，反应方程式为：HN₃+NaOH═NaN₃+H₂O；等体积、等浓度，二者恰好反应，为NaN₃溶液，NaN₃溶液中N₃^-水解，溶液呈碱性，故溶液中离子浓度顺序为c（Na⁺）＞c（N₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：HN₃+NaOH═NaN₃+H₂O；c（Na⁺）＞c（N₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（5）镁、铝和稀硫酸反应生成硫酸镁、硫酸铝和氢气，硫酸镁、硫酸铝和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁、氢氧化铝，氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，氢氧化镁和氢氧化钠溶液不反应，灼烧氢氧化镁固体，氢氧化镁分解生成氧化镁和水，所以最后所得固体是氧化镁．
a．根据n的量计算镁的质量，根据m、n计算铝质量，从而计算铝的质量分数，故正确；
b．根据镁、铝的质量及镁铝和稀硫酸反应生成氢气的量计算铝和镁质量，从而计算铝的质量分数，故正确；
c．根据n的质量计算镁的质量，根据镁的量计算镁和稀硫酸反应生成氢气的量，从而得出铝和稀硫酸反应生成氢气的量，故而得出铝的质量分数，故正确，
故选：abc．

点评 本题考查元素周期表及有关推断、实验的设计、分析及评价等，推断元素是解题关键，注意掌握金属性、非金属性强弱比较实验事实，难度中等．