Question

16．短周期主族元素A，B，C，D，E在元周期表中的位置如圖所示：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）E在元素周期表中的位置：第三周期第ⅤⅡA族
（2）比較A，C，D元素簡(jiǎn)單粒子半徑的大小順序?yàn)镹^3-＞O^2-＞Al³⁺（填微粒符號(hào)）
（3）E的氫化物與其最高價(jià)氧化物的水化物的鉀鹽共熱能發(fā)生反應(yīng)，生成一種氣體單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為8HCl+KClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KCl+4Cl₂↑+4H₂O．
（4）在298K下，A，B的單質(zhì)各1mol完全燃燒，分別放出熱量akJ和bkJ．又知一定條件下，A的單質(zhì)能將B從它的最高價(jià)氧化物中置換出來(lái)，若此置換反應(yīng)生成3molB單質(zhì)，則該反應(yīng)在298K下的△H=-（4a-3b）kJ/mol．（注：題中所設(shè)單質(zhì)均為最穩(wěn)定單質(zhì)）．
（5）用A，B的單質(zhì)作電極，C的最高價(jià)氧化物的水化物稀溶液作電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，寫出此原電池正極的電極反應(yīng)式：NO₃^-+3e^-+4H⁺=NO↑+2H₂O（假設(shè)C只被還原至+2價(jià)）．
（6）要比較與D同主族相鄰元素F的非金屬性與E的非金屬性的強(qiáng)弱，正確、合理的實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象是向硫化氫溶液中通入氧氣，有淡黃色沉淀生成．用高能射線照射液態(tài)水時(shí)，一個(gè)水分子能釋放一個(gè)電子，同時(shí)產(chǎn)生一種具有極強(qiáng)的氧化性的陽(yáng)離子，該陽(yáng)離子的電子式：，該陽(yáng)離子中存在的化學(xué)鍵有極性共價(jià)鍵，并寫出該陽(yáng)離子與F的氫化物的水溶液反應(yīng)的離子方程式：2H₂O⁺+H₂S=S↓+2H₂O+2H⁺．

Answer 1

分析 周期表中ⅡA、ⅢA不相鄰，圖中為相鄰的5個(gè)主族，只能為ⅢA～ⅦA元素，由短周期主族元素A、B、C、D、E在元素周期表中的位置，可知A為Al，B為C，C為N，D為O，E為Cl．
（1）Cl位于第三周期第ⅤⅡA族；
（2）電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大；
（3）E的氫化物為HCl，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的鉀鹽為KClO₄，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣、水、KCl；
（4）由題目信息可知，①4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4akJ/mol，②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-bkJ/mol，一定條件下，A的單質(zhì)能將B從它的最高價(jià)氧化物中置換出來(lái)，發(fā)生反應(yīng)：4Al+3CO₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2Al₂O₃+3C，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱；
（5）用鋁和石墨作電極，硝酸稀溶液作電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，發(fā)生鋁和硝酸之間的氧化還原反應(yīng)，正極發(fā)生的是得電子的還原反應(yīng)，硝酸根在正極放電生成NO與水；
（6）F與D同主族且相鄰，則F為S元素，非金屬性O(shè)＞S，利用單質(zhì)之間的置換反應(yīng)比較；
用高能射線照射液態(tài)水時(shí)，一個(gè)水分子能釋放出一個(gè)電子，同時(shí)產(chǎn)生一種具有較強(qiáng)氧化性的陽(yáng)離子，應(yīng)為H₂O⁺，該陽(yáng)離子與H₂S水溶液反應(yīng)生成為S，由電荷守恒可知還生成H⁺，同時(shí)生成水．

解答 解：周期表中ⅡA、ⅢA不相鄰，圖中為相鄰的5個(gè)主族，只能為ⅢA～ⅦA元素，由短周期主族元素A、B、C、D、E在元素周期表中的位置，可知A為Al，B為C，C為N，D為O，E為Cl．
（1）Cl的質(zhì)子數(shù)為17，原子結(jié)構(gòu)有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為7，則位于第三周期第ⅤⅡA族，故答案為：第三周期第ⅤⅡA族；
（2）N^3-、O^2-、Al³⁺具有的核外電子排布，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，則離子半徑N^3-＞O^2-＞Al³⁺，故答案為：N^3-＞O^2-＞Al³⁺；
（3）E的氫化物為HCl，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的鉀鹽為KClO₄，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯氣、水、KCl，反應(yīng)方程式為8HCl+KClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KCl+4Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：8HCl+KClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KCl+4Cl₂↑+4H₂O；
（4）在298K下，Al、C的單質(zhì)各1mol完全燃燒，分別放出熱量a kJ和b kJ，則熱化學(xué)方程式為：
①4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4aKJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-bKJ/mol
鋁單質(zhì)將碳從CO₂中置換出來(lái)生成3molC的單質(zhì)的方程式為：4Al+3CO₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2Al₂O₃+3C，
由蓋斯定律可知，①-②×3可得：4Al（s）+3CO₂（g）=2Al₂O₃（s）+3C（s），則△H=-4akJ/mol-（-bkJ/mol）×3=-（4a-3b）kJ/mol，
故答案為：-（4a-3b）kJ/mol；
（5）用鋁和石墨作電極，硝酸稀溶液作電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，發(fā)生鋁和硝酸之間的氧化還原反應(yīng)，正極發(fā)生的是得電子的還原反應(yīng)，硝酸根在正極放電生成NO與水，正極電極反應(yīng)式為NO₃^-+3e^-+4H⁺=NO↑+2H₂O，
故答案為：NO₃^-+3e^-+4H⁺=NO↑+2H₂O；
（6）F與D同主族且相鄰，則F為S元素，非金屬性O(shè)＞S，利用單質(zhì)之間的置換反應(yīng)可說(shuō)明，實(shí)驗(yàn)為向硫化氫溶液中通入氧氣，有淡黃色沉淀生成，
用高能射線照射液態(tài)水時(shí)，一個(gè)水分子能釋放出一個(gè)電子，同時(shí)產(chǎn)生一種具有較強(qiáng)氧化性的陽(yáng)離子，應(yīng)為H₂O⁺，電子式為：，該離子含極性共價(jià)鍵，該陽(yáng)離子與H₂S水溶液反應(yīng)生成為S，由電荷守恒可知還生成H⁺，同時(shí)生成水，反應(yīng)離子方程式為2H₂O⁺+H₂S=S↓+2H₂O+2H⁺，
故答案為：向硫化氫溶液中通入氧氣，有淡黃色沉淀生成；；極性共價(jià)鍵；2H₂O⁺+H₂S=S↓+2H₂O+2H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，把握元素的位置、性質(zhì)、元素化合物及周期律等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意反應(yīng)原理的應(yīng)用，題目難度不大．