Question

2．短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序數(shù)依次增大，X原子核最外層電子數(shù)是次外層的2倍，Y的氟化物YF₃分子中各原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Z、Q、R的最高價(jià)氧化物的水化物兩兩混合均能反應(yīng)生成鹽和水．RO₂是新一代飲用水的消毒劑，可用來(lái)代替R₂進(jìn)行自來(lái)水的消毒．
（1）Z、Q、R三種元素的離子半徑由大到小的順序是（寫元素符號(hào)）Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺．
（2）X與氧按原子個(gè)數(shù)比為1：2組成化合物的電子式為，Z與氫元素形成的化合物溶于水后，溶液的pH＞7（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）R比同期相鄰的主族元素非金屬性強(qiáng)，寫出能證明這一結(jié)論的一個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)H₂S+Cl₂=2HCl+S↓．制取RO₂的反應(yīng)過(guò)程示意圖如圖1．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₂+Cl₂=2NaCl+2ClO₂．
（4）反應(yīng)3XO+2YO₂=3XO₂+Y₂O的產(chǎn)物Y₂O俗稱“笑氣”，醫(yī)療上曾用作可吸入性麻醉劑．下列有關(guān)說(shuō)法一定正確的是CD．
A．上述反應(yīng)中每消耗1molYO₂，就會(huì)生成11.2L的Y₂O
B．Y₂O有氧化性且為HYO₂的酸酐
C．等質(zhì)量的Y₂O和XO₂含有相等的電子數(shù)
D．上述反應(yīng)每生成1molY₂O轉(zhuǎn)移6mol電子
（5）已知A、B、C均為中學(xué)化學(xué)中的常見(jiàn)物質(zhì)，它們均含有上述五種元素中的一種，在D作用下存在如圖2的轉(zhuǎn)化關(guān)系．
①若D為常見(jiàn)的金屬單質(zhì)，與氧可形成多種化合物，其中一種為具有磁性的黑色晶體．圖2中反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)，檢驗(yàn)B中陽(yáng)離子所需要的試劑為硫氰化鉀溶液．
②若D為Z的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，A為僅由上述五種元素中的兩種組成的正鹽，圖2中反應(yīng)均為非氧化還原反應(yīng)，寫出A與C反應(yīng)生成B的離子方程式Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓．濃度為0.1mol•L^-1的A溶液中，離子濃度由大到小的順序是c（Cl^-）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序數(shù)依次增大，X原子核外最外層電子數(shù)是次外層的2倍，則X原子有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，則X為C元素；Z、Q、R的最高價(jià)氧化物的水化物兩兩混合均能反應(yīng)生成鹽和水，應(yīng)是氫氧化鋁與強(qiáng)堿、強(qiáng)酸的反應(yīng)，可推知Z為Na、Q為Al，RO₂是新一代飲用水的消毒劑，可用來(lái)代替R₂進(jìn)行自來(lái)水的消毒，則R為Cl；Y的氟化物YF₃分子中各原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則Y元素表現(xiàn)+3價(jià)，原子序數(shù)大于碳、小于鈉，故Y為N元素．
（1）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；
（2）X與氧按原子個(gè)數(shù)比為1：2組成化合物為CO₂，分子中碳原子與氧原子之間形成2對(duì)共用電子對(duì)；
Z與氫元素形成的化合物為NaH，溶于水后反應(yīng)生成NaOH與氫氣；
（3）Cl元素比同期相鄰的主族元素非金屬性強(qiáng)，可以用單質(zhì)之間的相互置換反應(yīng)等進(jìn)行驗(yàn)證；
由制取ClO₂的反應(yīng)過(guò)程示意圖，可知2mol NaClO₂與1mol Cl₂反應(yīng)生成2mol NaCl與2mol ClO₂；
（4）發(fā)生反應(yīng)為：3CO+2NO₂=3CO₂+N₂O，
A．物質(zhì)的量一定時(shí)，溫度、壓強(qiáng)會(huì)影響氣體體積，N₂O不一定處于標(biāo)況下；
B．HNO₂的酸酐為N₂O₃；
C．N₂O和CO₂分子電子數(shù)相同，摩爾質(zhì)量相同，等質(zhì)量的N₂O和CO₂含有相等的電子數(shù)；
D．反應(yīng)中N元素化合價(jià)降低，C碳元素化合價(jià)升高，根據(jù)N元素化合價(jià)變化計(jì)算注意電子；
（5）A、B、C均為中學(xué)化學(xué)中的常見(jiàn)物質(zhì)，它們均含有上述五種元素中的一種，
①若D為常見(jiàn)的金屬單質(zhì)，與氧可形成多種化合物，其中一種為具有磁性的黑色晶體，則D為Fe，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，A為Cl₂、B為FeCl₃、C為FeCl₂；
②若D為Z的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，則D為NaOH，A為僅由上述五種元素中的兩種組成的正鹽，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，A為AlCl₃、B為Al（OH）₃、C為NaAlO₂．

解答 解：短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序數(shù)依次增大，X原子核外最外層電子數(shù)是次外層的2倍，則X原子有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，則X為C元素；Z、Q、R的最高價(jià)氧化物的水化物兩兩混合均能反應(yīng)生成鹽和水，應(yīng)是氫氧化鋁與強(qiáng)堿、強(qiáng)酸的反應(yīng)，可推知Z為Na、Q為Al，RO₂是新一代飲用水的消毒劑，可用來(lái)代替R₂進(jìn)行自來(lái)水的消毒，則R為Cl；Y的氟化物YF₃分子中各原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則Y元素表現(xiàn)+3價(jià)，原子序數(shù)大于碳、小于鈉，故Y為N元素．
（1）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，故離子半徑：Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺，
故答案為：Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺；
（2）X與氧按原子個(gè)數(shù)比為1：2組成化合物為CO₂，分子中碳原子與氧原子之間形成2對(duì)共用電子對(duì)，電子式為：；
Z與氫元素形成的化合物為NaH，溶于水后反應(yīng)生成NaOH與氫氣，所得溶液呈堿性，即溶液pH＞7；
故答案為：；＞；
（3）Cl元素比同期相鄰的主族元素非金屬性強(qiáng)，可以用單質(zhì)之間的相互置換反應(yīng)等進(jìn)行驗(yàn)證，反應(yīng)方程式為：H₂S+Cl₂=2HCl+S↓；
由制取ClO₂的反應(yīng)過(guò)程示意圖，可知2mol NaClO₂與1mol Cl₂反應(yīng)生成2mol NaCl與2mol ClO₂，反應(yīng)方程式為：2NaClO₂+Cl₂=2NaCl+2ClO₂，
故答案為：H₂S+Cl₂=2HCl+S↓；2NaClO₂+Cl₂=2NaCl+2ClO₂；
（4）發(fā)生反應(yīng)為：3CO+2NO₂=3CO₂+N₂O，
A．每消耗1molNO₂，得到0.5molN₂O，溫度、壓強(qiáng)會(huì)影響氣體體積，N₂O不一定處于標(biāo)況下，其體積不一定是11.2L，故A錯(cuò)誤；
B．N₂O中N元素處于中間價(jià)態(tài)，具有氧化性，但HNO₂的酸酐為N₂O₃，故B錯(cuò)誤；
C．N₂O和CO₂摩爾質(zhì)量相同，二者等質(zhì)量，則物質(zhì)的量相等，N₂O和CO₂分子含有相等的電子數(shù)，故等質(zhì)量的N₂O和CO₂含有相等的電子數(shù)，故C正確；
D．反應(yīng)中N元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+1價(jià)，每生成1molN₂O轉(zhuǎn)移電子為1mol×2×（4-1）=6mol，故D正確，
故選：CD；
（5）A、B、C均為中學(xué)化學(xué)中的常見(jiàn)物質(zhì)，它們均含有上述五種元素中的一種，
①若D為常見(jiàn)的金屬單質(zhì)，與氧可形成多種化合物，其中一種為具有磁性的黑色晶體，則D為Fe，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，A為Cl₂、B為FeCl₃、C為FeCl₂，檢驗(yàn)FeCl₃中陽(yáng)離子所需要的試劑為：硫氰化鉀溶液，
故答案為：硫氰化鉀溶液；
②若D為Z的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，則D為NaOH，A為僅由上述五種元素中的兩種組成的正鹽，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，A為AlCl₃、B為Al（OH）₃、C為NaAlO₂，則：
A與C反應(yīng)生成B的離子方程式為Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，濃度為0.1mol•L^-1的AlCl₃溶液中Al³⁺離子水解，溶液呈酸性，水解程度微弱，Al³⁺濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫離子濃度，離子濃度由大到小的順序是：c（Cl^-）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓；c（Cl^-）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)關(guān)系應(yīng)用、元素化合物推斷等，推斷元素是解題關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，（5）中注意歸納總結(jié)中學(xué)常見(jiàn)連續(xù)反應(yīng)，難度中等．