Question

18．C、N、O、Al、Fe、Cu是常見的六種元素． 
（1）Fe位于元素周期表的第四周期第ⅤⅢ族，Cu的基態(tài)原子價電子排布式為3d¹⁰4s¹，
Al原子的基態(tài)原子核外有13種運動狀態(tài)不同的電子． 
（2）用“＞”或“＜”填空：

電負性                 離子半徑               鍵的極性	熔點
N＜O         O2-＞Al3+    C-H＜H-O	Al＜Al2O3

（3）10g鐵放在40mL硝酸溶液中，微熱，充分反應后收集到1.792L（標準狀況）混合
氣體（NO₂、NO），溶液中殘留4.4g固體．寫出上述反應的總的化學方程式5Fe+14HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5Fe（NO₃）₂+NO₂↑+3NO↑+7H₂O． 
（4）Fe（s）+O₂（g）=FeO（s）△H=-272.0kJ/mol
 Al（s）+O₂（g）=Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ/mol 
Al的單質和FeO反應的熱化學方程式是2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）Fe的核外電子數(shù)為26，原子有4個電子層，價層電子數(shù)為8；Cu的核外電子數(shù)為29，原子有4個電子層，價層電子數(shù)為11；Al的核外電子數(shù)為13；
（2）根據(jù)非金屬性越強，電負性越大判斷；
根據(jù)核外電子排布相同時，原子序數(shù)越小，半徑越大；
根據(jù)元素的非金屬性越強，鍵的極性越強；
根據(jù)加熱鋁片時，鋁熔化但不滴下分析判斷；
（3）將10g鐵粉置于40mlHNO₃溶液中，反應的鐵的質量為：10g-4.4g=5.6g，根據(jù)被還原的硝酸的物質的量為：$\frac{1.792L}{22.4L/mol}$=0.08mol，未被還原的HNO₃的物質的量為n（HNO₃）=2n（Fe）=2×0.1mol=0.2mol，則參加反應的硝酸為0.2+0.08=0.28mol，所以參加反應的鐵與硝酸之比為0.1：0.28=5：14，根據(jù)反應的有關方程式結合元素守恒鐵以及電子守恒進行書寫；
（4）依據(jù)①Fe（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=FeO（s）△H=-272.0kJ•mol^-1
②2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ•mol^-1
將方程式②-①×3得2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）據(jù)此計算焓變．

解答 解：（1）因為Fe的核外電子數(shù)為26，原子有4個電子層，價層電子數(shù)為8，所以Fe位于元素周期表的第四周期第ⅤⅢ族；Cu的核外電子數(shù)為29，原子有4個電子層，價層電子數(shù)為11，所以Cu的基態(tài)原子價電子排布式為3d¹⁰4s¹；Al的核外電子數(shù)為13，每一種電子的運動狀態(tài)都不同，所以Al原子的基態(tài)原子核外有13種運動狀態(tài)不同的電子，故答案為：四；ⅤⅢ；3d¹⁰4s¹；13；
（2）因為非金屬性越強，電負性越大，所以N的電負性小于O；
因為核外電子排布相同時，原子序數(shù)越小，半徑越大，所以O^2-的半徑大于Al³⁺；
因為元素的非金屬性越強，鍵的極性越強，所以C-H的極性小于H-O；
因為加熱鋁片時，鋁熔化但不滴下，說明外層的氧化鋁沒有熔化，所以熔點Al小于Al₂O₃；
故答案為：＜；＞；＜；＜；
（3）反應的鐵的質量為：10g-4.4g=5.6g，則n（Fe）=$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.1mol，則被還原的硝酸的物質的量為：$\frac{1.792L}{22.4L/mol}$=0.08mol，未被還原的HNO₃的物質的量為n（HNO₃）=2n（Fe）=2×0.1mol=0.2mol，則參加反應的硝酸為0.2+0.08=0.28mol，所以參加反應的鐵與硝酸之比為0.1：0.28=5：14，又鐵過量，則生成二價鐵所以則反應的方程式為：5Fe+14HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5Fe（NO₃）₂+NO₂↑+3NO↑+7H₂O，故答案為：5Fe+14HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$5Fe（NO₃）₂+NO₂↑+3NO↑+7H₂O；
（4）①Fe（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=FeO（s）△H=-272.0kJ•mol^-1
②2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ•mol^-1
將方程式②-①×3得2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1，
故答案為：2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1．

點評 本題是道綜合題，考查的知識點較多，涉及到原子結構與性質的比較、氧化還原反應方程式的書寫以及蓋斯定律的應用，題目難度不大，注意有關反應方程式的書寫．