Question

已知A、B、C、D、E、F、G为七种短周期的主族元素，原子序数依次增大．已知：A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体．C与B、G在元素周期表中处于相邻位置，这三种元素最外层电子数之和为17，质子数之和为31．D与F同周期，且在该周期中D元素的原子半径最大．根据以上信息回答下列问题：
（1）B、C、G的氢化物中稳定性最强的是

 

（填化学式），G的某种氧化物能使溴水褪色，写出该反应的化学方程式

 

．
（2）B、C、D、E、F形成的简单离子半径由大到小的顺序为

 

（用离子符号表示）．
（3）A与B能形成离子化合物A₅B，A₅B中既含离子键又含共价键，其电子式为

 

，该物质能与水剧烈反应生成两种气体，这两种气体的化学式是

 

．
（4）碳酸盐DACO₃溶液与稀硫酸混合，当生成11.2L（标准状况）气体（不考虑气体溶解）时放热6.32kJ，写出该反应的热化学离子方程式

 

．
（5）美国国家科学院（National Academy of Sciences）正式发表了题为《行星系统中有机生命的限制》的研究报告．报告称，在温度、压力、物质基础以及能源供给方式都与地球迥异的地外行星上，如果存在生命，它们完全没有必要以地球生命的形式存在． 有学者提出，在大气中充满B元素单质并含有丰富的A的化合物的星球上可能存在“B基生命”而不是“碳基生命”．科学家猜想这样的星球上可能会存在着一种组成结构与BA₃、B₂A₄类似的系列化合物如B₃A₅、B₄A₆等．该系列化合物的通式为

 

（用元素符号表示）．有B₂A₄与另外两种等物质的量的该系列中的化合物组成的混合蒸气，在足量氧气中充分燃烧，只生成B元素的单质和水，且B元素的单质和水的物质的量之比为1：2，则另外两种化合物是

 

（写化学式）．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E、F、G为七种短周期的主族元素，原子序数依次增大．已知：A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体，则A为H元素，结合原子序数可知，F为Al；C与B、G在元素周期表中处于相邻位置，结合原子序数可知，B、C同周期且处于第二周期，C、G同主族，令C的原子序数为a，则B、G的原子序数分别为a-1、a+8，故a-1+a+a+8=31，解得a=8，故B为N元素、C为O元素、G为S元素；D与F同周期，处于第三周期，且在该周期中D元素的原子半径最大，则D为Na，E为Mg，据此解答．

解答：解：A、B、C、D、E、F、G为七种短周期的主族元素，原子序数依次增大．已知：A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体，则A为H元素，结合原子序数可知，F为Al；C与B、G在元素周期表中处于相邻位置，结合原子序数可知，B、C同周期且处于第二周期，C、G同主族，令C的原子序数为a，则B、G的原子序数分别为a-1、a+8，故a-1+a+a+8=31，解得a=8，故B为N元素、C为O元素、G为S元素；D与F同周期，处于第三周期，且在该周期中D元素的原子半径最大，则D为Na，E为Mg，
（1）非金属性C＜O、S＜O，故氢化物中H₂O最稳定；S的某种氧化物能使溴水褪色，该氧化物为SO₂，与溴水反应生成HBr与H₂SO₄，该反应的化学方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，
故答案为：H₂O；SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr；
（2）N^3-、O^2-、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：N^3-＞O^2-＞Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺，
故答案为：N^3-＞O^2-＞Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺；
（3）H与N能形成离子化合物H₅N，H₅N中既含离子键又含共价键，该物质为NH₄H，其电子式为 ，该物质能与水剧烈反应生成两种气体，应生成H₂、NH₃，
故答案为：；H₂、NH₃；
（4）碳酸盐NaHCO₃溶液与稀硫酸混合，当生成11.2L（标准状况）气体，时放热6.32kJ，生成气体为二氧化碳，其物质的量=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，故生成1mol二氧化碳放出的热量=6.32kJ×

1mol

0.5mol

=12.64kJ，该反应的热化学离子方程式为：HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ?mol^-1，
故答案为：HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ?mol^-1；
（5）科学家猜想这样的星球上可能会存在着一种组成结构与NH₃、N₂H₄类似的系列化合物如N₃H₅、N₄H₆等，该系列化合物中N原子成3个共价键，n个N原子之间形成（n-1）个N-N键，故可以结合H原子数目=3n-（n-1）×2=n+2，故该系列化合物的通式为N_nH_n+2；
N₂H₄与另外两种等物质的量的该系列中的化合物组成的混合蒸气，在足量氧气中充分燃烧，只生成N₂和水，且N₂和水的物质的量之比为1：2，则混合蒸气中n（N）：n（H）=1×2：2×2=1：2，N₂H₄中（N）：n（H）=1：2，故另外的量物质的平均组成为N₂H₄，根据平均N原子可知，一定含有NH₃，另外组成中N原子数目为2×2-1=3，故另外组成为N₃H₅，H原子符合题意，
故答案为：N_nH_n+2；NH₃、N₃H₅．

点评：本题考查结构性质位置关系应用，推断元素是解题关键，侧重对学生分析问题与知识迁移运用能力考查，为高考常见形式，需要学生具备扎实的基础，难度中等．