Question

A、B、C、D、E、F六种短周期元素，其原子序数依次增大，其中B与C同周期，D与E和F同周期，A与D同主族，C与F同主族，C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，D是所在周期原子半径最大的主族元素．又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，三种是固体．请回答下列问题：
（1）C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是（用离子符号表示）

 

．
（2）由A、B两种元素以原子个数比5：1形成离子化合物X，X的电子式为

 

．
（3）由A、B元素形成的化合物B₂A₄可以与O₂、KOH溶液形成原电池，该原电池负极的电极反应式为

 

．
（4）①若E是金属元素，其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨，请写出反应的化学方程式：

 

．
②若E是非金属元素，其单质在电子工业中有重要应用，其氧化物晶体中E原子的杂化方式为

 

．
（5）由A、C、D、F四种元素形成的化合物Y（DAFC₃）（已知A₂FC₃的Ka₁=1.3×10^-2、Ka₂=6.3×10^-8），则Y溶液中各离子浓度由大到小的顺序为

 

；向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c（AFC₃^-）=c（FC₃^2-），则此时溶液呈

 

（填“酸性”、“碱性”或“中性”）；用惰性电极电解Y的水溶液，阳极无气体产生，阳极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：A、B、C、D、E、F六种短周期元素，其原子序数依次增大，C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，最外层电子数不超过8个，则C元素次外层为K层，则C原子含有8个电子，为O元素；
D是所在周期原子半径最大的主族元素，且原子序数大于C，所以D是Na元素；
C与F同主族，且F原子序数大于C，所以F是S元素；
A和D同一主族，A原子序数最小，则A可能是H元素或Li元素；
六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，三种是固体，则只能是A、B元素单质是气体，则A是H元素、B是N元素；
D与E和F同周期，且E原子序数大于D而小于F，其单质为固体，则E可能是Mg、Al、S或P元素；
（1）离子电子层数越多其离子半径越大，电子层结构相同的离子，离子半径随着原子序数增大而减小；
（2）由H、N两种元素以原子个数比5：1形成离子化合物NH₄H，该化合物中氢离子和铵根离子之间存在离子键、铵根离子中N原子和H原子之间存在共价键，据此书写X的电子式；
（3）由H、N元素形成的化合物N₂H₄可以与O₂、KOH溶液形成原电池，原电池中负极上燃料失电子发生氧化反应；
（4）①若E是金属元素，其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨，则E是Al元素，高温下，铝和氧化铁发生置换反应生成氧化铝和铁；
②若E是非金属元素，其单质在电子工业中有重要应用，则E是Si元素，二氧化硅晶体中每个Si原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，据此判断Si原子杂化方式；
（5）由H、O、Na、S四种元素形成的化合物Y（NaHSO₃）（已知H₂SO₃的Ka₁=1.3×10^-2、Ka₂=6.3×10^-8），亚硫酸氢根离子电离程度大于生成程度导致溶液呈碱性，但水解和电离程度都较小，据此判断离子浓度大小顺序；
向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c（HSO₃^-）=c（SO₃^2-），亚硫酸根离子水解程度大于亚硫酸氢根离子电离程度；
用惰性电极电解NaHSO₃的水溶液，阳极无气体产生，则阳极上亚硫酸氢根离子失电子生成硫酸根离子．

解答： 解：A、B、C、D、E、F六种短周期元素，其原子序数依次增大，C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，最外层电子数不超过8个，则C元素次外层为K层，则C原子含有8个电子，为O元素；
D是所在周期原子半径最大的主族元素，且原子序数大于C，所以D是Na元素；
C与F同主族，且F原子序数大于C，所以F是S元素；
A和D同一主族，A原子序数最小，则A可能是H元素或Li元素；
六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，三种是固体，则只能是A、B元素单质是气体，则A是H元素、B是N元素；
D与E和F同周期，且E原子序数大于D而小于F，其单质为固体，则E可能是Mg、Al、S或P元素；
（1）离子电子层数越多其离子半径越大，电子层结构相同的离子，离子半径随着原子序数增大而减小，O、Na离子电子层结构相同且Na元素原子序数大于O元素，所以离子半径：O2-＞Na+，S离子核外有3个电子层，O、Na离子核外有2个电子层，所以O、Na、S三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是：S^2-＞O^2-＞Na⁺，
故答案为：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（2）由H、N两种元素以原子个数比5：1形成离子化合物NH₄H，该化合物中氢离子和铵根离子之间存在离子键、铵根离子中N原子和H原子之间存在共价键，X的电子式为，
故答案为：；
（3）由H、N元素形成的化合物N₂H₄可以与O₂、KOH溶液形成原电池，原电池中负极上燃料失电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（4）①若E是金属元素，其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨，则E是Al元素，高温下，铝和氧化铁发生置换反应生成氧化铝和铁，反应方程式为2Al+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+Al₂O₃，故答案为：2Al+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+Al₂O₃；
②若E是非金属元素，其单质在电子工业中有重要应用，则E是Si元素，二氧化硅晶体中每个Si原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，所以Si原子杂化方式为sp³，故答案为：sp³；
（5）由H、O、Na、S四种元素形成的化合物Y（NaHSO₃）（已知H₂SO₃的Ka₁=1.3×10^-2、Ka₂=6.3×10^-8），亚硫酸氢根离子电离程度大于生成程度导致溶液呈碱性，但水解和电离程度都较小，钠离子不水解，水也电离出氢离子，所以溶液中离子浓度大小顺序是c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；
向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c（HSO₃^-）=c（SO₃^2-），亚硫酸根离子水解程度大于亚硫酸氢根离子电离程度，所以溶液呈碱性；
用惰性电极电解NaHSO₃的水溶液，阳极无气体产生，则阳极上亚硫酸氢根离子失电子生成硫酸根离子，
电极反应式为HSO₃^--2e^-+H₂O=SO₄^2-+3H⁺，
故答案为：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；碱性；HSO₃^--2e^-+H₂O=SO₄^2-+3H⁺．

点评：本题考查位置结构性质的相互关系及应用，涉及离子浓度大小比较、原电池原理、铝热反应、电子式等知识点，侧重考查基本理论和化学用语，熟练掌握原电池原理、盐类水解等知识点，题目难度不大．