Question

下表中列出五種短周期元素A、B、C、D、E的信息，請推斷后作答：

元素	有關(guān)信息
A	元素主要化合價(jià)為-2，原子半徑為0.074n m
B	所在主族序數(shù)與所在周期序數(shù)之差為4
C	原子半徑為0.102n m，其單質(zhì)在A的單質(zhì)中燃燒，發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰
D	最高價(jià)氧化物的水化物，能按1：1電離出電子數(shù)相等的陰、陽離子
E	原子半徑為0.075n m，最高價(jià)氧化物的水化物與其氫化物組成一種鹽X

（1）畫出B的離子結(jié)構(gòu)示意圖

；寫出D元素最高價(jià)氧化物的水化物電子式

．
（2）鹽X水溶液顯

酸

（填“酸”“堿”“中”）性，用離子方程式解釋其原因

NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺

．
（3）D₂CA₃的溶液與B的單質(zhì)能發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)的離子方程式為

SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-

．
（4）已知E元素的某種氫化物Y與A₂的摩爾質(zhì)量相同．Y與空氣組成的燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20～30%的KOH溶液．該燃料電池放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．
（5）如圖是一個(gè)電解過程示意圖．假設(shè)使用Y-空氣燃料電池作為本過程的電源，銅片質(zhì)量變化128g，則Y一空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣（設(shè)空氣中氧氣的體積含量為20%）

112

L．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E是短周期五種元素．
A元素主要化合價(jià)為-2，原子半徑為0.074nm，則A處于第ⅥA族；
C原子半徑為0.102nm，其單質(zhì)在X的單質(zhì)中燃燒，發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰，則C為S元素，A為O元素；
B所在主族序數(shù)與所在周期序數(shù)之差為4，滿足該條件元素為O或Cl，由于A為O元素，則B為Cl元素．
E原子半徑為0.075n m，最高價(jià)氧化物的水化物與其氫化物組成一種鹽X，則E為N元素，X為NH₄NO₃．
D最高價(jià)氧化物的水化物，為酸或堿，能按1：1電離出電子數(shù)相等的陰、陽離子，則D為Na元素．

解答：解：A元素主要化合價(jià)為-2，原子半徑為0.074nm，則A處于第ⅥA族；
C原子半徑為0.102nm，其單質(zhì)在X的單質(zhì)中燃燒，發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰，則C為S元素，A為O元素；
B所在主族序數(shù)與所在周期序數(shù)之差為4，滿足該條件元素為O或Cl，由于A為O元素，則B為Cl元素．
E原子半徑為0.075n m，最高價(jià)氧化物的水化物與其氫化物組成一種鹽X，則E為N元素，X為NH₄NO₃．
D最高價(jià)氧化物的水化物，為酸或堿，能按1：1電離出電子數(shù)相等的陰、陽離子，則D為Na元素．
即A為O元素，B為Cl元素，C為S元素，D為Na元素，E為N元素．X為NH₄NO₃．
（1）B為Cl元素，氯離子質(zhì)子數(shù)為17，核外有18個(gè)電子，有3個(gè)電子層，最外層有8個(gè)電子，氯離子原子結(jié)構(gòu)示意圖為
；D為Na元素，最高價(jià)氧化物的水化物為NaOH，NaOH是離子化合物，由鈉離子和氫氧根離子構(gòu)成，其電子式為．
故答案為：；．
（2）X為NH₄NO₃，是強(qiáng)酸弱堿鹽，銨根離子水解NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺，溶液呈酸性．
故答案為：酸；NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺．
（3）Cl₂具有強(qiáng)氧化性，Na₂SO₃有較強(qiáng)的還原性，氯氣能將亞硫酸根氧化為硫酸根，反應(yīng)離子方程式：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-．
故答案為：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-．
（4）A₂的為O₂，摩爾質(zhì)量為32g/mol，所以N元素的氫化物Y的摩爾質(zhì)量為32g/mol，氫化物Y為N₂H₄，原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，所以氧氣在正極放電生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（5）銅為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅片質(zhì)量變化128g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

128g

64g/mol

×2=4mol，由O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-可知，電池需消耗氧氣1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氧氣的體積為1mol×22.4L/mol=22.4L，所以需空氣體積為

22.4L

20%

=112L．
故答案為：112L．

點(diǎn)評：以元素推斷為載體，考查化學(xué)用語、鹽類水解、電化學(xué)原理與計(jì)算、元素化合物性質(zhì)等，綜合性較大，難度中等，是對所學(xué)知識的綜合性考查，注意基礎(chǔ)知識的理解掌握．推斷元素是解題關(guān)鍵．