Question

9．五種短周期元素A、B、C、D、E在元素周期表中相對(duì)位置如圖所示，其中E形成的兩種氧化物都是大氣污染物且E的單質(zhì)是一種黃色晶體．

	A	B
C	D		E

（1）用化學(xué)式填空：比較A、D簡(jiǎn)單氧化物的熱穩(wěn)定性：CH₄＞SiH₄，比較D、E最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：H₂SO₄＞H₂SiO₃．
（2）B的氣態(tài)氫化物與其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物可形成鹽，其鹽溶液顯酸性（填“酸性”、“中性”或“堿性”）用離子方程式表示其原因：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺．
（3）寫(xiě)出C元素原子的價(jià)電子排布式：3s²3p¹比較B、E元素基態(tài)原子的第一電離能大小N＞S（用元素符號(hào)填空）．
（4）A與氫元素形成最簡(jiǎn)單化合物H可作為燃料電池的原料，寫(xiě)出該燃料電池（以足量NaOH溶液作為電解質(zhì)溶液）負(fù)極電極反應(yīng)CH₄+10 OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O已知25℃/101kPa下，H的燃燒熱為890kJ•mol^-1，寫(xiě)出H燃燒熱的化學(xué)方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ•mol^-1．
（5）向150ml．0.10•L^-1的氯化物溶液中加入40mLNaOH溶掖，充分反應(yīng)后得到0.78g沉淀．則原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度可能是0.75或1.5mol•L^-1．

Answer 1

分析 短周期元素中，E元素形成的兩種氧化物都是大氣污染物且E的單質(zhì)是一種黃色晶體，則E為S元素；由在元素周期表中相對(duì)位置，可知A為C元素、B為N元素、C為Al、D為Si．
（1）非金屬性越強(qiáng)，氫化物越穩(wěn)定，最高價(jià)含氧酸的酸性越強(qiáng)；
（2）B的氣態(tài)氫化物與其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物形成的鹽為NH₄NO₃，其鹽溶液中NH₄⁺離子水解，溶液呈酸性；
（3）Al元素處于第三周期IIIA族；同主族自上而下元素第一電離能減小，N元素2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素；
（4）A與氫元素形成最簡(jiǎn)單化合物H為CH₄，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水，CH₄燃燒熱的化學(xué)方程式中，甲烷化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，注明物質(zhì)聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（5）AlCl₃的物質(zhì)的量=0.15L×0.1mol/L=0.015mol，與NaOH反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，可得Al（OH）₃為0.015mol，而實(shí)際得到 Al（OH）₃沉淀為$\frac{0.78g}{78g/mol}$=0.01mol＜0.015mol，由Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓和Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，NaOH存在兩種情況，一是NaOH不足，部分Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，二是Al³⁺全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃后，Al（OH）₃部分溶解，以此計(jì)算．

解答 解：短周期元素中，E元素形成的兩種氧化物都是大氣污染物且E的單質(zhì)是一種黃色晶體，則E為S元素；由在元素周期表中相對(duì)位置，可知A為C元素、B為N元素、C為Al、D為Si．
（1）由于非金屬性C＞Si，故氫化物穩(wěn)定性CH₄＞SiH₄，由于非金屬性S＞Si，故最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：H₂SO₄＞H₂SiO₃，
故答案為：CH₄；SiH₄；H₂SO₄；H₂SiO₃；
（2）B的氣態(tài)氫化物與其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物形成的鹽為NH₄NO₃，其鹽溶液中NH₄⁺離子水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，溶液顯酸性，
故答案為：酸性；NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺；
（3）Al元素原子的價(jià)電子排布式：3s²3p¹，同主族自上而下元素第一電離能減小，N元素2p能級(jí)為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，故第一電離能N＞S，故答案為：3s²3p¹；N＞S；
（4）A與氫元素形成最簡(jiǎn)單化合物H為CH₄，原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₄+10 OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
已知25℃/101kPa下，CH₄的燃燒熱為890kJ•mol^-1，CH₄燃燒熱的化學(xué)方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄+10 OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ•mol^-1；
（5）AlCl₃的物質(zhì)的量=0.15L×0.1mol/L=0.015mol，與NaOH反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，可得Al（OH）₃為0.015mol，而實(shí)際得到 Al（OH）₃沉淀為$\frac{0.78g}{78g/mol}$=0.01mol＜0.015mol，則：
一是NaOH不足，部分Al³⁺轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，則：
Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
   0.03mol 0.01mol
故氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.03mol}{0.04L}$=0.75mol/L；
二是Al³⁺全轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃后，Al（OH）₃部分溶解，則：
Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
0.015mol 0.045mol 0.015mol
         Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
（0.015-0.01）mol 0.005mol
故氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.045mol+0.005mol}{0.04L}$=1.5mol/L，
故答案為：0.75或1.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用，涉及核外電子排布、電離能、電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、化學(xué)計(jì)算等，（5）中計(jì)算關(guān)鍵是判斷發(fā)生的反應(yīng)，難度中等．