Question

4．X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．X元素一種原子核無中子．Y兩元素最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)之和均為0；Q與X同主族；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素．
（1）R在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族．五種元素原子序數(shù)由大到小的順序是（寫元素符號(hào)）Na＞Al＞C＞O＞H．
（2）用原子結(jié)構(gòu)解釋Q和R得金屬性強(qiáng)弱的原因原子半徑遞增，失電子能力增減弱．
（3）由以上某些元素組成的化合物A、B、C、D有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：其中，C是溶于水顯酸性的氣體；D是淡黃色固體．
A$?_{D}^{C}$B（在水溶液中進(jìn)行）
①如果A、B均由三種元素組成，B為兩性不溶物，則A的化學(xué)式為NaAlO₂．由A轉(zhuǎn)變成B的化學(xué)方程式為NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃．
②如果A由三種元素組成，B由四種元素組成，A、B溶液均顯堿性．用離子方程式表示A溶液顯堿性的原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；A、B濃度均為0.1mol/L的混合溶液中，離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；；
（4）X和Z按原子個(gè)數(shù)比1：1組成的化合物甲，是一種“綠色”氧化劑．
①甲中所含共價(jià)鍵類型是極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵．
②空氣陰極法電解制備甲的裝置如圖所示．在堿性溶液中，利用空氣中的氧氣還原得到甲和稀堿的溶液．圖中直流電源的a是正極，陰極的電極反應(yīng)式是O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-．

Answer 1

分析 X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．X、Y兩元素最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)之和均為0，且Q與X同主族，則X、Q處于ⅠA族，Y處于ⅣA族，故X為氫元素，Q為Na元素，Y為碳元素；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素，則Z為氧元素、R為Al元素，據(jù)此答題．

解答 解：X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．X、Y兩元素最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)之和均為0，且Q與X同主族，則X、Q處于ⅠA族，Y處于ⅣA族，故X為氫元素，Q為Na元素，Y為碳元素；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素，則Z為氧元素、R為Al元素，
（1）R為Al元素，位于周期表中第三周期第ⅢA族，同周期自左而右原子半徑減小，電子層越多原子半徑越大，故原子半徑Na＞Al＞C＞O＞H，
故答案為：第三周期第ⅢA族；Na＞Al＞C＞O＞H；
（2）Q為Na元素，R為Al元素，鈉元素的金屬性強(qiáng)于鋁元素，因?yàn)橥�周期元素原子電子層�?shù)相同，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑遞減，失電子能力減弱，金屬性減弱，
故答案為：原子半徑遞增，失電子能力增減弱；
（3）由以上某些元素組成的化合物A、B、C、D有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：A$?_{D}^{C}$B（在水溶液中進(jìn)行），其中，C是溶于水顯酸性的氣體，則C為CO₂，D是淡黃色固體則D為Na₂O₂，
①如果A、B均由三種元素組成，B為兩性不溶物，則B是Al（OH）₃，D是過氧化鈉、C是二氧化碳，則A是偏鋁酸鈉，其化學(xué)式為NaAlO₂，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸根離子或碳酸氫根離子，反應(yīng)方程式為：NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃，
故答案為：NaAlO₂；NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃；
②如果A由三種元素組成，B由四種元素組成，A、B溶液均顯堿性，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，A為碳酸鈉、B為碳酸氫鈉，溶液中碳酸根水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，破壞水的電離平衡，溶液呈堿性；在碳酸鈉、碳酸氫鈉均為0.1mol•L^-1的混合溶液中，鈉離子濃度最大，碳酸根、碳酸氫根水解，溶液呈堿性，碳酸根的水解程度大于碳酸氫根，故離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；c （Na⁺）＞c （HCO₃^-）＞c （CO₃^2-）＞c （OH^-）＞c （H⁺）；
（4）X和Z按原子個(gè)數(shù)比1：1組成的化合物甲為H₂O₂，
①H₂O₂中所含共價(jià)鍵類型是極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵，故答案為：極性共價(jià)鍵和非極性共價(jià)鍵；
②在堿性溶液中，利用空氣中的氧氣還原得到H₂O₂，應(yīng)該在電解池的陰極發(fā)生，電極反應(yīng)式為O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-，所以電源的a極為正極，b極為負(fù)極，
故答案為：正；O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、常用化學(xué)用語、無機(jī)推斷、鹽類水解等，難度中等，元素推斷是解題的關(guān)鍵，答題時(shí)注意基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用．