Question

11．圖1是部分短周期元素的常見化合價與原子序數(shù)的關(guān)系圖：

（1）畫出元素F的原子結(jié)構(gòu)示意圖．
（2）從上述元素中選取兩種元素形成既含離子鍵又含共價鍵的化合物，該化合物的電子式為．
（3）這些元素中，最高價氧化物對應(yīng)的水化物中酸性最強的化合物分子式為HClO₄．
（4）C、D、G對應(yīng)的簡單離子半徑由小到大的順序是Na⁺＜O^2-＜S^2-．（用離子符號回答）
（5）某同學(xué)設(shè)計實驗裝置如圖2，證明A、B、F的非金屬性強弱關(guān)系：
①溶液a和溶液b分別為硝酸，飽和NaHCO₃溶液．
②溶液c中的離子反應(yīng)方程式為SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-．
③請從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋非金屬性B＞A的原因碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數(shù)大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強
（6）將1mol D₂C₂投入200mL 3mol/L EH₃溶液中，
①轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol．
②用一個化學(xué)反應(yīng)方程式表示該反應(yīng)10Na₂O₂+6H₂O+6AlCl₃=2NaAlO₂+4Al（OH）₃↓+18NaCl+5O₂ ．

Answer 1

分析 短周期元素中，A、F均有+4、-4價，處于ⅣA族，且原子序數(shù)A＜F，故A為碳、F為Si；C、G均有-2價，且G有+6，G的原子序數(shù)較大，故C為O元素、G為S元素；B有+5、-3價，原子序數(shù)介于碳、氧之間，故B為N元素；H有+7、-1價，原子序數(shù)大于硫，則H為Cl；D有+1價，E有+3價，分別處于ⅠA族、ⅢA族，原子序數(shù)：氧＜D＜E＜Si，故D為Na，E為Al．
（1）Si原子核外電子數(shù)為14，有3個電子層，各層電子數(shù)為2、8、4；
（2）兩種元素形成既含離子鍵又含共價鍵的化合物為Na₂O₂等；
（3）這些元素中，最高價氧化物對應(yīng)的水化物中酸性最強的化合物為高氯酸；
（4）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，離子的電子層越多離子半徑越大；
（5）由裝置圖可知，實驗原理是利用強酸制備弱酸，硝酸易揮發(fā)，為防止干擾應(yīng)除去，故錐形瓶中產(chǎn)生二氧化碳，應(yīng)為硝酸與碳酸鹽反應(yīng)，溶液b吸收揮發(fā)的硝酸，應(yīng)為飽和的碳酸氫鈉，燒杯中應(yīng)是二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸；
（6）①反應(yīng)中過氧化鈉起氧化劑、還原劑作用，各占一半，結(jié)合O元素化合價變化計算轉(zhuǎn)移電子；
②將1mol Na₂O₂投入200mL 3mol/L AlCl₃溶液中，生成2mol NaOH、0.5mol氧氣，AlCl₃溶的物質(zhì)的量為0.2L×3mol/L=0.6mol，1：4＜n（AlCl₃）：n（NaOH）=3：10＜1：3，故生成Al（OH）₃、NaAlO₂，溶液中溶質(zhì)為偏鋁酸鈉、氯化鈉，根據(jù)電荷守恒計算n（AlO₂^-），而n（AlO₂^-）=n（NaAlO₂），根據(jù)Al元素守恒計算n[Al（OH）₃]，進而確定n[Al（OH）₃]：n（NaAlO₂）：n（氧氣），再配平書寫．

解答 解：短周期元素中，A、F均有+4、-4價，處于ⅣA族，且原子序數(shù)A＜F，故A為碳、F為Si；C、G均有-2價，且G有+6，G的原子序數(shù)較大，故C為O元素、G為S元素；B有+5、-3價，原子序數(shù)介于碳、氧之間，故B為N元素；H有+7、-1價，原子序數(shù)大于硫，則H為Cl；D有+1價，E有+3價，分別處于ⅠA族、ⅢA族，原子序數(shù)：氧＜D＜E＜Si，故D為Na，E為Al．
（1）Si原子核外電子數(shù)為14，有3個電子層，各層電子數(shù)為2、8、4，原子結(jié)構(gòu)示意圖為：，
故答案為：；
（2）兩種元素形成既含離子鍵又含共價鍵的化合物為Na₂O₂等，過氧化鈉的電子式為：，
故答案為：；
（3）這些元素中，最高價氧化物對應(yīng)的水化物中酸性最強的化合物為HClO₄，
故答案為：HClO₄；
（4）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，離子的電子層越多離子半徑越大，故離子半徑：Na⁺＜O^2-＜S^2-，
故答案為：Na⁺＜O^2-＜S^2-；
（5）由裝置圖可知，實驗原理是利用強酸制備弱酸，硝酸易揮發(fā)，為防止干擾應(yīng)除去，故錐形瓶中產(chǎn)生二氧化碳，應(yīng)為硝酸與碳酸鹽反應(yīng)，溶液b吸收揮發(fā)的硝酸，應(yīng)為飽和的碳酸氫鈉，燒杯中應(yīng)是二氧化碳與硅酸鈉反應(yīng)生成硅酸，
①由上述分析可知，溶液a為硝酸，溶液b為飽和NaHCO₃溶液，故答案為：硝酸；飽和NaHCO₃溶液；
②溶液c中的離子方程式為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-，故答案為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-；
③碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數(shù)大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強，因此氮元素的非金屬性強于碳元素，
故答案為：碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數(shù)大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強；
（6）①Na₂O₂投 AlCl₃溶液中，先與水生成氫氧化鈉與氧氣，反應(yīng)中過氧化鈉起氧化劑、還原劑作用，各占一半，起還原劑的過氧化鈉中O元素化合價有-1升高為0價，故1molNa₂O₂費用轉(zhuǎn)移電子為1mol×$\frac{1}{2}$×2×[0-（-1）]=1mol，
故答案為：1mol；
②將1mol Na₂O₂投入200mL 3mol/L AlCl₃溶液中，生成2mol NaOH、0.5mol氧氣，AlCl₃溶的物質(zhì)的量為0.2L×3mol/L=0.6mol，1：4＜n（AlCl₃）：n（NaOH）=3：10＜1：3，故生成Al（OH）₃、NaAlO₂，溶液中溶質(zhì)為偏鋁酸鈉、氯化鈉，根據(jù)電荷守恒可知反應(yīng)中n（AlO₂^-）=2mol-0.6mol×3=0.2mol，故n（AlO₂^-）=n（NaAlO₂）=0.2mol，根據(jù)Al元素守恒可知，n[Al（OH）₃]=0.6mol-0.2mol=0.4mol，故n[Al（OH）₃]：n（NaAlO₂）：n（氧氣）=0.4mol：0.2mol：0.5mol=4：2：5，反應(yīng)方程式為：10Na₂O₂+6H₂O+6AlCl₃=2NaAlO₂+4Al（OH）₃↓+18NaCl+5O₂ ，
故答案為：10Na₂O₂+6H₂O+6AlCl₃=2NaAlO₂+4Al（OH）₃↓+18NaCl+5O₂ ．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、半徑比較、電子式、化學(xué)實驗、氧化還原反應(yīng)計算、方程式的書寫等，難度中等，（6）中方程式書寫關(guān)鍵是確定氫氧化鋁與偏鋁酸鈉的關(guān)系，也可以用方程式進行過量計算解答．