Question

15．H、C、N、O、Al、S是常見的六種元素．
完成下列填空：
（1）碳元素有¹²C、¹³C和¹⁴C等同位素．在¹⁴C原子中，核外存在2對(duì)自旋相反的電子．
（2）碳在形成化合物時(shí)，其所成化學(xué)鍵以共價(jià)鍵為主，原因是C有4個(gè)價(jià)電子且半徑較小，難以通過(guò)得或失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．
（3）任選上述元素可組成多種四原子的共價(jià)化合物，請(qǐng)寫出其中含非極性鍵的一種化合物的電子式或H：C??C：H．
（4）上述元素可組成鹽NH₄Al（SO₄）₂．向10mL1mol/L NH₄Al（SO₄）₂溶液中滴加1mol/L的NaOH溶液，沉淀物質(zhì)的量隨NaOH溶液體積的變化示意圖如下．
①NH₄Al（SO₄）₂溶液中所有離子的濃度由大到小的順序是c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），請(qǐng)解釋陽(yáng)離子濃度差異的原因由于堿性：氨水＞Al（OH）₃，故Al³⁺的水解程度大于NH₄⁺的水解程度，c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）．
②寫出N點(diǎn)反應(yīng)的離子方程式NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O．
③若向10mL1mol/L NH₄Al（SO₄）₂溶液中加入20mL1.2mol/LBa（OH）₂溶液，充分反應(yīng)后，產(chǎn)生沉淀0.022mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)同一軌道的2兩個(gè)電子自選方向相反判斷；
（2）共價(jià)鍵為原子之間以共用電子對(duì)成鍵，碳的非金屬性較弱，但半徑較小，反應(yīng)中難以失去或得到電子；
（3）同種元素的原子之間形成非極性鍵；
（4）①溶液中Al³⁺、NH₄⁺均水解使溶液呈酸性，但Al³⁺比 NH₄⁺水解程度更大；
②N點(diǎn)過(guò)程中加入氫氧化鈉，沉淀物質(zhì)的量不變，是NH₄⁺與OH^-反應(yīng)生成NH₃•H₂O；
③根據(jù)n=cV計(jì)算n（Al³⁺ ）、n（NH₄⁺）、n（SO₄^2-）、n（Ba²⁺）、n（OH^-），根據(jù)SO₄^2-、Ba²⁺中不足量的離子的物質(zhì)的量計(jì)算生成BaSO₄的物質(zhì)的量，依次發(fā)生：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，根據(jù)方程式計(jì)算生成Al（OH）₃的物質(zhì)的量，進(jìn)而二者計(jì)算生成固體總物質(zhì)的量．

解答 解：（1）C原子核外電子排布為1s²2s²2p²，軌道式為如圖所示：，則在基態(tài)¹⁴C原子中，核外存在2對(duì)自旋相反的電子，
故答案為：2；
（2）共價(jià)鍵為原子之間以共用電子對(duì)成鍵，碳原子核外有4個(gè)電子，且元素的非金屬性較弱，但半徑較小，反應(yīng)中難以失去或得到電子，
故答案為：C有4個(gè)價(jià)電子且半徑較小，難以通過(guò)得或失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（3）上述元素可組成多種四原子的共價(jià)化合物，其中含非極性鍵的物質(zhì)是H₂O₂和C₂H₂，電子式分別為、H：C??C：H，
故答案為：或H：C??C：H；
（4）①NH₄Al（SO₄）₂，溶液中Al³⁺、NH₄⁺均水解使溶液呈酸性，由于堿性：氨水＞Al（OH）₃，所以Al³⁺比 NH₄⁺水解程度更大，c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺），故離子濃度由大到小的順序是：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；由于堿性：氨水＞Al（OH）₃，故Al³⁺的水解程度大于NH₄⁺的水解程度，c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）；
②N點(diǎn)過(guò)程中加入氫氧化鈉，沉淀物質(zhì)的量不變，是NH₄⁺與OH^-反應(yīng)生成NH₃•H₂O，離子方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
③10mL 1mol•L^-1 NH₄Al（SO₄）₂溶液中Al³⁺ 物質(zhì)的量為0.01mol，NH₄⁺的物質(zhì)的量為0.01mol，SO₄^2-的物質(zhì)的量為0.02mol，20mL 1.2 mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中Ba²⁺物質(zhì)的量為0.024mol，OH^-為0.048mol，
由SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，可知SO₄^2-不足，故可以得到0.02mol BaSO₄，
    Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
0.01mol 0.03mol 0.01mol
反應(yīng)剩余OH^-為0.048mol-0.03mol=0.018mol，
    NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O
0.01mol 0.01mol
反應(yīng)剩余OH^-為0.018mol-0.01mol=0.008mol，
  Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
0.008mol 0.008mol
故得到Al（OH）₃沉淀為0.01mol-0.008mol=0.002mol
則最終得到固體為0.02mol+0.002mol=0.022mol，
故答案為：0.022．

點(diǎn)評(píng) 本題考查核外電子排布規(guī)律、化學(xué)鍵類型及電子式的書寫、離子濃度大小比較、化學(xué)圖象及化學(xué)計(jì)算，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．