Question

20．閱讀下列A、B、C、D、E、F六種短周期元素的相關(guān)信息．
①含A的物質(zhì)焰色反應(yīng)為黃色．  
②B的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍．
③C的最簡單離子與Ne原子的電子數(shù)相同，且在具有相同電子數(shù)的簡單離子中離子半徑最�。�
④D與B處于同主族． 
⑤目前人類已知的物質(zhì)（包括人工制造的物質(zhì)）中，大多數(shù)都含有E元素． 
⑥F元素的某種原子中只有質(zhì)子，沒有中子．請根據(jù)上述信息回答問題：
（1）由已知六種元素中的三種組成的易溶于水的物質(zhì)中，能促進(jìn)水電離的物質(zhì)是Al₂（SO₄）₃（或Na₂CO₃、Na₂SO₃、NaHS等）（寫出一種物質(zhì)的化學(xué)式，下同），能抑制水電離的物質(zhì)是H₂SO₄（或H₂SO₃、H₂CO₃、NaOH等）．
（2）海水電源主要用于海上航標(biāo)燈及相類似的海上用電設(shè)施，電源利用海水做電解液，空氣中的氧做陰極活性物，C的單質(zhì)作為陽極．寫出這種海水電源的正極反應(yīng)式：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-
（3）常溫下，向體積為1.5L、濃度為0.1mol•L^-1的A的最高價氧化物對應(yīng)水化物的水溶液中通入2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）EB₂氣體，待反應(yīng)充分后，溶液中各離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（4）常溫下，向c（H⁺）=1mol/L，c（Al³⁺）=c（Fe³⁺）=0.04mol•L^-1的溶液中加入A的最高氧化物對應(yīng)水化物的溶液，以調(diào)節(jié)溶液的pH（假設(shè)溶液體積不變）．那么最先析出的沉淀是Fe（OH）₃（寫化學(xué)式），剛剛析出沉淀時溶液的pH=2．（已知K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10-³³ mol⁴•L^-4，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{0.04}}$ mol⁴•L^-4）

Answer 1

分析 ①含A的物質(zhì)焰色反應(yīng)為黃色，則A是Na元素；  
②B的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，除K層為最外層外，最外層電子數(shù)不超過8個，則B是O元素；
③C的最簡單離子與Ne原子的電子數(shù)相同，且在具有相同電子數(shù)的簡單離子中離子半徑最小，則C是Al元素；
④D與B處于同主族且為短周期元素，則D是S元素；
⑤目前人類已知的物質(zhì)（包括人工制造的物質(zhì)）中，大多數(shù)都含有E元素，則E是C元素；
⑥F元素的某種原子中只有質(zhì)子，沒有中子，則F是H元素；
（1）由已知六種元素中的三種組成的易溶于水的物質(zhì)中，能促進(jìn)水電離的物質(zhì)是含有弱離子的鹽；能抑制水電離的物質(zhì)是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)酸酸式鹽；
（2）這種海水電源的正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）A的最高價氧化物的水化物是NaOH，n（NaOH）=1.5L×0.1mol•L^-1=0.15mol，n（CO₂）=$\frac{2.24}{22.4L/mol}$=0.1mol，n（NaOH）：n（CO₂）=0.15：0.1=3：2，二者反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)為等物質(zhì)的量的Na₂CO₃和NaHCO₃，CO₃^2-和HCO₃^-都水解但水解程度CO₃^2-＞HCO₃^-，鈉離子不水解，溶液呈堿性；
（4）溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先生成沉淀，剛剛析出沉淀時，溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$mol/L=10^-12mol/L，溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-12}}$mol/L=0.01mol/L，pH=-lgc（H⁺）．

解答 解：①含A的物質(zhì)焰色反應(yīng)為黃色，則A是Na元素；  
②B的原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，除K層為最外層外，最外層電子數(shù)不超過8個，則B是O元素；
③C的最簡單離子與Ne原子的電子數(shù)相同，且在具有相同電子數(shù)的簡單離子中離子半徑最小，則C是Al元素；
④D與B處于同主族且為短周期元素，則D是S元素；
⑤目前人類已知的物質(zhì)（包括人工制造的物質(zhì)）中，大多數(shù)都含有E元素，則E是C元素；
⑥F元素的某種原子中只有質(zhì)子，沒有中子，則F是H元素；
（1）由已知六種元素中的三種組成的易溶于水的物質(zhì)中，能促進(jìn)水電離的物質(zhì)是含有弱離子的鹽，如Al₂（SO₄）₃（或Na₂CO₃、Na₂SO₃、NaHS等）；能抑制水電離的物質(zhì)是強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或強(qiáng)酸酸式鹽，如H₂SO₄（或H₂SO₃、H₂CO₃、NaOH等），
故答案為：Al₂（SO₄）₃（或Na₂CO₃、Na₂SO₃、NaHS等）；H₂SO₄（或H₂SO₃、H₂CO₃、NaOH等）；
（2）這種海水電源的正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-，故答案為：2H₂O+O₂+4e^-═4OH^-；
（3）A的最高價氧化物的水化物是NaOH，n（NaOH）=1.5L×0.1mol•L^-1=0.15mol，n（CO₂）=$\frac{2.24}{22.4L/mol}$=0.1mol，n（NaOH）：n（CO₂）=0.15：0.1=3：2，二者反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)為等物質(zhì)的量的Na₂CO₃和NaHCO₃，CO₃^2-和HCO₃^-都水解但水解程度CO₃^2-＞HCO₃^-，鈉離子不水解，溶液呈堿性，則離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（4）溶度積常數(shù)越小的物質(zhì)越先生成沉淀，剛剛析出沉淀時，溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}}$mol/L=10^-12mol/L，溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-12}}$mol/L=0.01mol/L，pH=-lgc（H⁺）=-lg0.01=2，
故答案為：Fe（OH）₃；2．

點(diǎn)評 本題考查位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系及應(yīng)用，涉及鹽類水解、弱電解質(zhì)的電離、離子濃度大小比較、溶度積常數(shù)的有關(guān)計(jì)算等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，難點(diǎn)是離子濃度大小比較及溶度積常數(shù)計(jì)算，題目難度中等．