Question

20．短周期元素A、B、C、D、E、F、G原子序數(shù)依次遞增，已知A和D，C和G為同一主族元素，D形成的陽離子和C形成的陰離子具有相同的核外電子排布，B原子的最外層電子數(shù)比次外層多3，G形成的化合物甲是造成酸雨的主要原因，F(xiàn)和A可形成化合物FA₄很不穩(wěn)定，F(xiàn)與C形成的化合物是制造光導(dǎo)纖維的主要原料，E的最高價氧化物的水化物能溶解于D的最高價氧化物的水化物中．請回答下列問題：
（1）寫出 E的最高價氧化物水化物的電離方程式AlO₂^-+H⁺+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-
（2）畫出G離子的結(jié)構(gòu)示意圖
（3）寫出E的最高價氧化物的水化物溶解于D的最高價氧化物的水化物的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）化合物甲的治理方法之一是用軟錳礦漿（主要成分為MnO₂）吸收法，該方法能做到“綜合治理、變廢為寶”，請寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式SO₂+MnO₂=MnSO₄
（5）已知一包白色晶體為某種正鹽，經(jīng)元素分析儀分析，包含以上七種元素中的若干種，為測定其組成，進(jìn)行如下實驗：
①稱取固體2.37g溶于水，得到無色澄清溶液，再滴加過量的氯化鋇溶液和稀鹽酸，得到的白色沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥后，稱得質(zhì)量為4.66g
②再取等質(zhì)量的該固體溶于水，逐滴滴加1mol/L的氫氧化鈉溶液，得到的沉淀和滴加的氫氧化鈉溶液體積的關(guān)系如圖：，
鹽的化學(xué)式為NH₄Al（SO₄）₂；往該鹽的水溶液中滴加氫氧化鋇溶液時可得到沉淀，請寫出生成沉淀質(zhì)量達(dá)到最大值的離子方程式Al³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃．H₂O．

Answer 1

分析 短周期元素A、B、C、D、E、F、G原子序數(shù)依次遞增，B原子的最外層電子數(shù)比次外層多3，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為5，故B為N元素；F與C形成的化合物是制造光導(dǎo)纖維的主要原料，則C為O元素、F為Si；C和G為同一主族元素，則G為S元素；D形成的陽離子和C（氧）形成的陰離子具有相同的核外電子排布，D處于第三周期，A和D為同一主族元素，F(xiàn)（Si）和A可形成化合物FA₄很不穩(wěn)定，可推知A為H元素、D為Na；D的最高價氧化物的水化物為NaOH，E的最高價氧化物的水化物能溶解于NaOH溶液，E的原子序數(shù)介于Na、Si之間，則E為Al，G形成的化合物甲為SO₂是造成酸雨的主要原因．
（1）E的最高價氧化物水化物為Al（OH）₃，存在酸性電離與堿式電離；
（2）G離子為S^2-，離子核外有18個電子，有3個電子層，各層電子數(shù)為2、8、8；
（3）E的最高價氧化物的水化物為Al（OH）₃，D的最高價氧化物的水化物為NaOH，二者反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水；
（4）G形成的化合物甲為SO₂，與MnO₂反應(yīng)生成MnSO₄；
（5）已知一包白色晶體為某種正鹽，經(jīng)元素分析儀分析，包含以上七種元素中的若干種，為測定其組成，進(jìn)行如下實驗：
①稱取固體2.37g溶于水，得到無色澄清溶液，再滴加過量的氯化鋇溶液和稀鹽酸，得到的白色沉淀，則含有SO₄^2-，白色沉淀為BaSO₄，其物質(zhì)的量為$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，則溶液中n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol；
②再取等質(zhì)量的該固體溶于水，逐滴滴加1mol/L的氫氧化鈉溶液，開始生成沉淀，最終沉淀完全溶解，則含有Al³⁺，30mL～40mL時氫氧化鋁質(zhì)量不變，則溶液中還含有NH₄⁺，由Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知溶液中n（Al³⁺）=0.03L×1mol/L×$\frac{1}{3}$=0.01mol，由NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O可知溶液中n（NH₄⁺）=0.01L×1mol/L=0.01mol，m（SO₄^2-）+m（Al³⁺）+m（NH₄⁺）=0.02mol×96g/mol/L+0.01mol×27g/mol+0.01mol×18g/mol=2.37g，等于樣品的質(zhì)量，故該晶體不含結(jié)晶水，晶體中n（SO₄^2-）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.02mol：0.01mol：0.01mol=2：1：1，故該晶體為NH₄Al（SO₄）₂，
往該鹽的水溶液中滴加氫氧化鋇溶液時，NH₄Al（SO₄）₂與氫氧化鋇按物質(zhì)的量1：2反應(yīng)時生成沉淀質(zhì)量達(dá)到最大值．

解答 解：短周期元素A、B、C、D、E、F、G原子序數(shù)依次遞增，B原子的最外層電子數(shù)比次外層多3，原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為5，故B為N元素；F與C形成的化合物是制造光導(dǎo)纖維的主要原料，則C為O元素、F為Si；C和G為同一主族元素，則G為S元素；D形成的陽離子和C（氧）形成的陰離子具有相同的核外電子排布，D處于第三周期，A和D為同一主族元素，F(xiàn)（Si）和A可形成化合物FA₄很不穩(wěn)定，可推知A為H元素、D為Na；D的最高價氧化物的水化物為NaOH，E的最高價氧化物的水化物能溶解于NaOH溶液，E的原子序數(shù)介于Na、Si之間，則E為Al，G形成的化合物甲為SO₂是造成酸雨的主要原因．
（1）E的最高價氧化物水化物為Al（OH）₃，電離方程式為：AlO₂^-+H⁺+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，
故答案為：AlO₂^-+H⁺+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；
（2）G離子為S^2-，離子結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：；
（3）E的最高價氧化物的水化物為Al（OH）₃，D的最高價氧化物的水化物為NaOH，二者反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，反應(yīng)離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）G形成的化合物甲為SO₂，化合物甲的治理方法之一是用軟錳礦漿（主要成分為MnO₂）吸收法，該方法能做到“綜合治理、變廢為寶”，其反應(yīng)的化學(xué)方程式：SO₂+MnO₂=MnSO₄，
故答案為：SO₂+MnO₂=MnSO₄；
（5）已知一包白色晶體為某種正鹽，經(jīng)元素分析儀分析，包含以上七種元素中的若干種，為測定其組成，進(jìn)行如下實驗：
①稱取固體2.37g溶于水，得到無色澄清溶液，再滴加過量的氯化鋇溶液和稀鹽酸，得到的白色沉淀，則含有SO₄^2-，白色沉淀為BaSO₄，其物質(zhì)的量為$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，則溶液中n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol；
②再取等質(zhì)量的該固體溶于水，逐滴滴加1mol/L的氫氧化鈉溶液，開始生成沉淀，最終沉淀完全溶解，則含有Al³⁺，30mL～40mL時氫氧化鋁質(zhì)量不變，則溶液中還含有NH₄⁺，由Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知溶液中n（Al³⁺）=0.03L×1mol/L×$\frac{1}{3}$=0.01mol，由NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O可知溶液中n（NH₄⁺）=0.01L×1mol/L=0.01mol，m（SO₄^2-）+m（Al³⁺）+m（NH₄⁺）=0.02mol×96g/mol/L+0.01mol×27g/mol+0.01mol×18g/mol=2.37g，等于樣品的質(zhì)量，故該晶體不含結(jié)晶水，晶體中n（SO₄^2-）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.02mol：0.01mol：0.01mol=2：1：1，故該晶體為NH₄Al（SO₄）₂，
往該鹽的水溶液中滴加氫氧化鋇溶液時，NH₄Al（SO₄）₂與氫氧化鋇按物質(zhì)的量1：2反應(yīng)時生成沉淀質(zhì)量達(dá)到最大值，反應(yīng)離子方程式為：Al³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃．H₂O，
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂；Al³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃．H₂O．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用、無機(jī)物推斷等，側(cè)重考查學(xué)生分析推理能力、知識遷移運用能力，（6）中關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)判斷溶液中含有的離子，難度較大．