Question

13．A、B、C、D为短周期元素，核电荷数依次增大，且A、B、C三种元素的原子核外电子层数之和为5．已知A是原子结构最简单的元素；B元素原子最外层上的电子数是其电子层数的2倍；A和C之间可形成A₂C和A₂C₂两种化合物；D在同周期主族元素中原子半径最大，请回答下列问题．
（1）C元素在元素周期表中的位置是第二周期第VIA族；写出BC₂的结构式O=C=O．
（2）C、D两种元素所形成的简单离子，半径由大到小的顺序是O^2-、Na⁺．（用离子符号表示）
（3）在恒温下，体积为2L的恒容容器中加入一定量的B单质和1mol A₂C蒸汽，发生：B（s）+A₂C（g）?BC（g）+A₂（g）．2min后，容器的压强增加了20%，则2min内A₂C的反应速率为0.05mol/（L•min）．一段时间后达到平衡，下列说法正确的是CE．
A．增加B单质的量，反应速率加快
B．恒温恒容时在该容器中通入Ar，反应速率加快
C．气体的密度不再变化可以判断该反应达到了平衡
D．2min时，A₂C的转化率为80%
E．气体的平均摩尔质量不变时，该反应达到平衡
（4）BC与C₂在DCA溶液中可形成一种燃料电池．该电池的负极反应式为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．
（5）写出D的单质与乙醇反应的化学方程式：2Na+2CH₃CH₂OH→2CH₃CH₂ONa+H₂↑．
（6）将0.2mol D₂C₂投入到含有0.1mol FeCl₂的水溶液中恰好充分反应，反应的总的化学方程式为：8Na₂O₂+4FeCl₂+H₂O═4Fe（OH）₃↓+8NaOH+8NaCl+3O₂↑．

Answer 1

分析 A、B、C、D为短周期元素，核电荷数依次增大，A是原子结构最简单的元素，故A为氢，属于第一周期，A、B、C三种元素的原子核外电子层数之和为5，故B、C只能处于第二周期，B元素原子最外层上的电子数是其电子层数的2倍，最外层电子数为4，则B为碳元素，A和C之间可形成A₂C和A₂C₂两种化合物，故C为氧元素；D在同周期主族元素中原子半径最大，处于IA族，原子序数大于氧，故D为Na．

解答 解：A、B、C、D为短周期元素，核电荷数依次增大，A是原子结构最简单的元素，故A为氢，属于第一周期，A、B、C三种元素的原子核外电子层数之和为5，故B、C只能处于第二周期，B元素原子最外层上的电子数是其电子层数的2倍，最外层电子数为4，则B为碳元素，A和C之间可形成A₂C和A₂C₂两种化合物，故C为氧元素；D在同周期主族元素中原子半径最大，处于IA族，原子序数大于氧，故D为Na．
（1）C为氧元素，在元素周期表中的位置是第二周期第VIA族，CO₂的结构式为O=C=O，
故答案为：第二周期第VIA族；O=C=O；
（2）C、D两种元素所形成的简单离子分别为O^2-、Na⁺，二者电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径由大到小的顺序是：O^2-、Na⁺，
故答案为：O^2-、Na⁺；
（3）设转化的水的物质的量为amol，则
                    C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）
开始（mol）：1               0               0
转化（mol）：a               a               a
平衡（mol）：1-a             a               a
2min后容器的压强增加了20%，则1mol×（1+20%）=1+a，解a=0.2，故2min内H₂O的反应速率为$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/（L•min），
A．增加固体单质的量，不会影响化学反应速率，故A错误；
B．恒温恒容时在该容器中通入Ar，不改变反应中各种物质的浓度，故化学反应速率不变，故B错误；
C．随反应过程中，混合气体的质量增大，容器体积不变，混合气体密度增大，密度不再变化可以判断该反应达到了平衡，故C正确；
D．2min时，H₂O的转化率为$\frac{0.2mol}{1mol}$×100=20%，故D错误；
E．1mol水反应得到1molCO、1mol氢气，生成物的平均相对分子质量为15，故混合气体中平均相对分子质量减小，平均相对分子质量不变说明到达平衡，故E正确．
故答案为：0.05mol/（L•min）；CE；
（4）CO燃烧生成二氧化碳，二氧化碳与碱反应生成碳酸根，负极发生氧化反应，故燃料电池的负极反应为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案为：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（5）Na的单质与乙醇反应的化学方程式：2Na+2CH₃CH₂OH→2CH₃CH₂ONa+H₂↑，
故答案为：2Na+2CH₃CH₂OH→2CH₃CH₂ONa+H₂↑；
（6）将0.2mol Na₂O₂投入到含有0.1mol FeCl₂的水溶液中充分反应，过氧化钠反应得到0.4molNaOH、0.1mol氧气，0.1mol FeCl₂反应消耗0.2molNaOH，得到0.1mol Fe（OH）₂，剩余0.2molNaOH，0.1mol Fe（OH）₂转化为0.1mol Fe（OH）₃消耗氧气为$\frac{0.1mol}{4}$=0.025mol，则剩余0.075mol氧气，反应的总的化学方程式为：8Na₂O₂+4FeCl₂+H₂O═4Fe（OH）₃↓+8NaOH+8NaCl+3O₂↑，
故答案为：8Na₂O₂+4FeCl₂+H₂O═4Fe（OH）₃↓+8NaOH+8NaCl+3O₂↑．

点评 本题以元素推断为载体，考查结构性质位置关系应用、化学平衡有关计算、原电池、化学计算、方程式书写等，（6）为易错点，是对基础知识的综合考查，需要学生具备扎实的基础．