Question

A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，其中B與C同周期，D與E和F同周期，A與D同主族，C與F同主族，C元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍，D是所在周期原子半徑最大的主族元素．又知六種元素所形成的常見單質(zhì)在常溫常壓下有三種是氣體，三種是固體．請回答下列問題：
（1）C、D、F三種元素形成的簡單離子的半徑由大到小的順序是（用離子符號表示）

 

．
（2）由A、B兩種元素以原子個數(shù)比5：1形成離子化合物X，X的電子式為

 

．
（3）由A、B元素形成的化合物B₂A₄可以與O₂、KOH溶液形成原電池，該原電池負極的電極反應(yīng)式為

 

．
（4）①若E是金屬元素，其單質(zhì)與氧化鐵反應(yīng)常用于焊接鋼軌，請寫出反應(yīng)的化學方程式：

 

．
②若E是非金屬元素，其單質(zhì)在電子工業(yè)中有重要應(yīng)用，其氧化物晶體中E原子的雜化方式為

 

．
（5）由A、C、D、F四種元素形成的化合物Y（DAFC₃）（已知A₂FC₃的Ka₁=1.3×10^-2、Ka₂=6.3×10^-8），則Y溶液中各離子濃度由大到小的順序為

 

；向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c（AFC₃^-）=c（FC₃^2-），則此時溶液呈

 

（填“酸性”、“堿性”或“中性”）；用惰性電極電解Y的水溶液，陽極無氣體產(chǎn)生，陽極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，C元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍，最外層電子數(shù)不超過8個，則C元素次外層為K層，則C原子含有8個電子，為O元素；
D是所在周期原子半徑最大的主族元素，且原子序數(shù)大于C，所以D是Na元素；
C與F同主族，且F原子序數(shù)大于C，所以F是S元素；
A和D同一主族，A原子序數(shù)最小，則A可能是H元素或Li元素；
六種元素所形成的常見單質(zhì)在常溫常壓下有三種是氣體，三種是固體，則只能是A、B元素單質(zhì)是氣體，則A是H元素、B是N元素；
D與E和F同周期，且E原子序數(shù)大于D而小于F，其單質(zhì)為固體，則E可能是Mg、Al、S或P元素；
（1）離子電子層數(shù)越多其離子半徑越大，電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減��；
（2）由H、N兩種元素以原子個數(shù)比5：1形成離子化合物NH₄H，該化合物中氫離子和銨根離子之間存在離子鍵、銨根離子中N原子和H原子之間存在共價鍵，據(jù)此書寫X的電子式；
（3）由H、N元素形成的化合物N₂H₄可以與O₂、KOH溶液形成原電池，原電池中負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）①若E是金屬元素，其單質(zhì)與氧化鐵反應(yīng)常用于焊接鋼軌，則E是Al元素，高溫下，鋁和氧化鐵發(fā)生置換反應(yīng)生成氧化鋁和鐵；
②若E是非金屬元素，其單質(zhì)在電子工業(yè)中有重要應(yīng)用，則E是Si元素，二氧化硅晶體中每個Si原子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，據(jù)此判斷Si原子雜化方式；
（5）由H、O、Na、S四種元素形成的化合物Y（NaHSO₃）（已知H₂SO₃的Ka₁=1.3×10^-2、Ka₂=6.3×10^-8），亞硫酸氫根離子電離程度大于生成程度導致溶液呈堿性，但水解和電離程度都較小，據(jù)此判斷離子濃度大小順序；
向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c（HSO₃^-）=c（SO₃^2-），亞硫酸根離子水解程度大于亞硫酸氫根離子電離程度；
用惰性電極電解NaHSO₃的水溶液，陽極無氣體產(chǎn)生，則陽極上亞硫酸氫根離子失電子生成硫酸根離子．

解答： 解：A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，C元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的三倍，最外層電子數(shù)不超過8個，則C元素次外層為K層，則C原子含有8個電子，為O元素；
D是所在周期原子半徑最大的主族元素，且原子序數(shù)大于C，所以D是Na元素；
C與F同主族，且F原子序數(shù)大于C，所以F是S元素；
A和D同一主族，A原子序數(shù)最小，則A可能是H元素或Li元素；
六種元素所形成的常見單質(zhì)在常溫常壓下有三種是氣體，三種是固體，則只能是A、B元素單質(zhì)是氣體，則A是H元素、B是N元素；
D與E和F同周期，且E原子序數(shù)大于D而小于F，其單質(zhì)為固體，則E可能是Mg、Al、S或P元素；
（1）離子電子層數(shù)越多其離子半徑越大，電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，O、Na離子電子層結(jié)構(gòu)相同且Na元素原子序數(shù)大于O元素，所以離子半徑：O2-＞Na+，S離子核外有3個電子層，O、Na離子核外有2個電子層，所以O(shè)、Na、S三種元素形成的簡單離子的半徑由大到小的順序是：S^2-＞O^2-＞Na⁺，
故答案為：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（2）由H、N兩種元素以原子個數(shù)比5：1形成離子化合物NH₄H，該化合物中氫離子和銨根離子之間存在離子鍵、銨根離子中N原子和H原子之間存在共價鍵，X的電子式為，
故答案為：；
（3）由H、N元素形成的化合物N₂H₄可以與O₂、KOH溶液形成原電池，原電池中負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮氣和水，電極反應(yīng)式為N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（4）①若E是金屬元素，其單質(zhì)與氧化鐵反應(yīng)常用于焊接鋼軌，則E是Al元素，高溫下，鋁和氧化鐵發(fā)生置換反應(yīng)生成氧化鋁和鐵，反應(yīng)方程式為2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃，故答案為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃；
②若E是非金屬元素，其單質(zhì)在電子工業(yè)中有重要應(yīng)用，則E是Si元素，二氧化硅晶體中每個Si原子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，所以Si原子雜化方式為sp³，故答案為：sp³；
（5）由H、O、Na、S四種元素形成的化合物Y（NaHSO₃）（已知H₂SO₃的Ka₁=1.3×10^-2、Ka₂=6.3×10^-8），亞硫酸氫根離子電離程度大于生成程度導致溶液呈堿性，但水解和電離程度都較小，鈉離子不水解，水也電離出氫離子，所以溶液中離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；
向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c（HSO₃^-）=c（SO₃^2-），亞硫酸根離子水解程度大于亞硫酸氫根離子電離程度，所以溶液呈堿性；
用惰性電極電解NaHSO₃的水溶液，陽極無氣體產(chǎn)生，則陽極上亞硫酸氫根離子失電子生成硫酸根離子，
電極反應(yīng)式為HSO₃^--2e^-+H₂O=SO₄^2-+3H⁺，
故答案為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；堿性；HSO₃^--2e^-+H₂O=SO₄^2-+3H⁺．

點評：本題考查位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系及應(yīng)用，涉及離子濃度大小比較、原電池原理、鋁熱反應(yīng)、電子式等知識點，側(cè)重考查基本理論和化學用語，熟練掌握原電池原理、鹽類水解等知識點，題目難度不大．