Question

现有六种短周期元素A、B、C、D、E、F，其原子序数依次增大．A、E同主族，A元素原于半径是周期表中所有元素中最小的，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍．C元素最高价氧化物的水化物X能与其氢化物Y反应生成盐，F是地壳中含量最多的金属元素．A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物．?
（1）写出Y和D₂在催化剂作用下反应的化学方程式

4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O

（用化学式表示，以下同）．?
（2）将X和Y的水溶液充分混合后，常温下测得溶液的pH＞7，则该溶液中离子浓度由大到小的顺序是

c（NH₄⁺）＞c（NO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）或c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（NO₃^-）＞c（H⁺）

．
（3）甲是E元素最高价氧化物的水化物，乙是F元素的最高价氧化物，请写出乙与甲的水溶液发生反应的离子方程式

Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O

．?
（4）用B的某种单质作电极，电解E元素的最高价氧化物对应水化物的水溶液时，阳极的电极反应式为

4OH^-=2H₂O+O₂+4e^-

．
（5）燃料电池具有能量利用率高，可连续使用和污染小等优点．BA₄和氧气可形成燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为石墨，该电池负极反应的电极反应式为

CH₄+10OH^-=CO₃^2-+6H₂O+8e^-

，若该电池用于电解饱和食盐水的电源，当消耗1molBA₄时，收集到Cl₂的物质的量是

4mol

．

Answer 1

分析：A元素原于半径是周期表中所有元素中最小的，则A为H元素，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，应为C元素，C元素最高价氧化物的水化物X能与其氢化物Y反应生成盐，应为N元素，X为HNO₃，Y为NH₃，F是地壳中含量最多的金属元素，应为Al，A、E同主族，则E为Na元素，A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物，结合原子序数关系可知D为O元素，结合对应单质、化合物的性质解答该题．

解答：解：A元素原于半径是周期表中所有元素中最小的，则A为H元素，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，应为C元素，C元素最高价氧化物的水化物X能与其氢化物Y反应生成盐，应为N元素，X为HNO₃，Y为NH₃，F是地壳中含量最多的金属元素，应为Al，A、E同主族，则E为Na元素，A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物，结合原子序数关系可知D为O元素，
（1）Y为NH₃，与O₂在催化剂的条件下反应生成NO和H₂O，反应的化学方程式为4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
（2）将HNO₃和NH₃的水溶液充分混合后，常温下测得溶液的pH＞7，说明溶液呈碱性，氨水过量，如氨水过量较小，则有c（NH₄⁺）＞c（NO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），如氨水过量较多，则存在c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（NO₃^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（NH₄⁺）＞c（NO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）或c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（NO₃^-）＞c（H⁺）；
（3）E为Na元素，对应的最高价氧化物的水化物为NaOH，F为Al，对应的氧化物为Al₂O₃，为两性氧化物，二者反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（4）用石墨电极电解NaOH溶液，实质上是电解的水，阳极反应为4OH^-=2H₂O+O₂+4e^-，
故答案为：4OH^-=2H₂O+O₂+4e^-；
（5）甲烷碱性燃料电池中，甲烷为原电池的负极，被氧化，电极反应式为CH₄+10OH^-=CO₃^2-+6H₂O+8e^-，
n（CH₄）=1mol时转移电子的物质的量为8mol，则可生成4molCl₂，
故答案为：CH₄+10OH^-=CO₃^2-+6H₂O+8e^-；4mol．

点评：本题考查原子结构与元素周期律的关系，题目难度中等，本题注意把握元素的种类的推断，为解答该题的关键，注意电极反应式的书写和相关计算，为易错点．