Question

20．現(xiàn)有A、B、C、D、E五種原子序數(shù)依次增大的前四周期元素，A元素原子序數(shù)與周期序數(shù)相同；B、C同周期左右緊鄰且二者能形成多種常見有害于大氣的氣態(tài)化合物；D是所在周期的原子序數(shù)最大的金屬元素；E處于第四周期且其基態(tài)原子價層電子排布式為md^2mns^n-2．請回答下列問題（用元素符號或化學式作答）：

（1）BA₃分子的空間構(gòu)型為三角錐形，B、C元素的第一電離能大小關(guān)系為N＞O（或O＜N）．
（2）與D元素同族的短周期元素M與B元素形成的某種化合物是具有特殊功能的陶瓷，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1，則每個晶胞中含M原子的個數(shù)為2，該功能陶瓷的化學式為BN．
（3）A、C兩元素形成原子個數(shù)比1：1的化合物在酸性條件下能將E²⁺氧化，寫出其離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）寫出以金屬D、E為兩電極、NaOH溶液為電解質(zhì)溶液組成原電池的負極反應(yīng)式Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（5）已知在微生物作用的條件下，BA₄⁺經(jīng)過兩步反應(yīng)被氧化成BC₃^-．兩步反應(yīng)的能量變化如圖2．試寫出1mol BA₄⁺（aq）全部氧化成BC₃^-（aq）的熱化學方程式NH₄⁺（aq）+2O₂（g）=NO₃^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346kJ/mol．

Answer 1

分析 B、C同周期左右緊鄰且二者能形成多種常見有害于大氣的氣態(tài)化合物，B為N元素，C為O元素，可形成氮氧化物，A元素原子序數(shù)與周期序數(shù)相同，應(yīng)為H元素，E處于第四周期且其基態(tài)原子價層電子排布式為md^2mns^n-2．因為前四周期元素，則n=4，m=3，應(yīng)為Fe元素，D是所在周期的原子序數(shù)最大的金屬元素，應(yīng)為第三周期元素，應(yīng)為Al，
（1）BA₃分子為氨氣，為三角錐形結(jié)構(gòu)，N的最外層為半充滿狀態(tài)，第一電離能大于O；
（2）與D元素同族的短周期元素M與B元素形成的某種化合物是具有特殊功能的陶瓷應(yīng)為氮化硼；
（3）反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）Al為負極，被氧化生成AlO₂^-；
（5）由圖可知，1mol BA₄⁺（aq）全部氧化成BC₃^-（aq）共放出的熱量為273+73=346（kJ）．

解答 解：B、C同周期左右緊鄰且二者能形成多種常見有害于大氣的氣態(tài)化合物，B為N元素，C為O元素，可形成氮氧化物，A元素原子序數(shù)與周期序數(shù)相同，應(yīng)為H元素，E處于第四周期且其基態(tài)原子價層電子排布式為md^2mns^n-2．因為前四周期元素，則n=4，m=3，應(yīng)為Fe元素，D是所在周期的原子序數(shù)最大的金屬元素，應(yīng)為第三周期元素，應(yīng)為Al，
（1）BA₃分子為氨氣，為三角錐形結(jié)構(gòu)，N的最外層為半充滿狀態(tài)，第一電離能大于O，故答案為：三角錐形；N＞O（或O＜N）；
（2）與D元素同族的短周期元素M與B元素形成的某種化合物是具有特殊功能的陶瓷應(yīng)為氮化硼，由晶胞可知B原子半徑較大，位于定點和體心，數(shù)目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，
N位于棱和體心，數(shù)目為4×$\frac{1}{4}$+1=2，則比值為1：1，化學式為BN，
故答案為：2；BN；
（3）A、C兩元素形成原子個數(shù)比1：1的化合物在酸性條件下能將E²⁺氧化，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）Al為負極，被氧化生成AlO₂^-，電極方程式為Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）由圖可知，1mol BA₄⁺（aq）全部氧化成BC₃^-（aq）共放出的熱量為273+73=346（kJ），則熱化學方程式為NH₄⁺（aq）+2O₂（g）=NO₃^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ/mol，
故答案為：NH₄⁺（aq）+2O₂（g）=NO₃^-（aq）+2H⁺（aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ/mol．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用，為高頻考點，推斷元素是解題關(guān)鍵，綜合考查學生分析能力、邏輯推理能力及對知識的遷移運用，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)．