Question

18．A、B、C、D均为短周期元素，A和B是同周期相邻的两种元素，A和C是同主族相邻的两种元素，A、B、C三种元素的原子序数之和为31，D元素与A、B、C三种元素既不同周期，也不同主族，请回答：
（1）C元素在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族；
（2）A、B、D可组成一种离子化合物，是常见的化肥，其化学式为NH₄NO₃；
（3）A₂和D₂两种物质可以构成一种新型的原电池，若原电池中电解质溶液为KOH溶液，则正极的电极反应式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）若将一充满20mLBA₂和A₂混合气体的大试管倒立于D₂A中，充分反应后，在相同条件下，测得试管中余下5mL无色气体，则原混合气体中BA₂和A₂物质的量之比为3：2或9：1．

Answer 1

分析 A、B、C、D均为短周期元素，A和B是同周期相邻的两种元素，A和C是同主族相邻的两种元素：A、B、C三种元素的原子序数之和为31，则A、B、C可能有如下几种相对位置：

①设A的原子序数为x，则C为x-8，B为x+1，则x+x-8+x+1=31，解之得：x=$\frac{38}{3}$，不符合题意；
②设A的原子序数为x，则C为x-8，B为x-1，则x+x-8+x-1=31，解之得：x=$\frac{40}{3}$，不符合题意；
③设A的原子序数为x，则C为x+8，B为x+1，则x+x+8+x+1=31，解之得：x=$\frac{22}{3}$，不符合题意；
④设A的原子序数为x，则C为x+8，B为x-1，则x+x+8+x-1=31，解之得：x=8，则A为O元素，B为N元素，C为S元素，D元素与A、B、C三种元素既不是同周期，也不同主族，且为短周期元素，应为H元素，根据原子的结构以及物质的性质解答该题．

解答 解：A、B、C、D均为短周期元素，A和B是同周期相邻的两种元素，A和C是同主族相邻的两种元素：A、B、C三种元素的原子序数之和为31，则A、B、C可能有如下几种相对位置：

①设A的原子序数为x，则C为x-8，B为x+1，则x+x-8+x+1=31，解之得：x=$\frac{38}{3}$，不符合题意；
②设A的原子序数为x，则C为x-8，B为x-1，则x+x-8+x-1=31，解之得：x=$\frac{40}{3}$，不符合题意；
③设A的原子序数为x，则C为x+8，B为x+1，则x+x+8+x+1=31，解之得：x=$\frac{22}{3}$，不符合题意；
④设A的原子序数为x，则C为x+8，B为x-1，则x+x+8+x-1=31，解之得：x=8，则A为O元素，B为N元素，C为S元素，D元素与A、B、C三种元素既不是同周期，也不同主族，且为短周期元素，应为H元素，
（1）C为S元素，原子核外有3个电子层，最外层电子为6，位于周期表中第三周期第ⅥA族，
故答案为：第三周期第ⅥA族；
（2）O、N、H可组成离子化合物，是一种常见的速效化肥，其化学式为：NH₄NO₃，
故答案为：NH₄NO₃；
（3）O₂和H₂两种物质可以构成一种新型的原电池，若原电池中电解质溶液为KOH溶液，氢气与氧气燃烧的总化学方程式为2H₂+O₂=2H₂O，电解质溶液呈碱性，则正极：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，负极的电极方程式为：2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）若将一充满20mL NO₂和O₂混合气体的大试管倒立于H₂O中，充分反应后，在相同条件下，测得试管中余下5mL无色气体，二氧化氮和氧气和水反应方程式为4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，剩余气体可能是O₂，也可能是NO，
当剩余气体是O₂时，根据方程式知，二氧化氮的体积=$\frac{20mL-5mL}{5}$×4=12mL，原混合气体中氧气的体积为：20mL-12mL=8mL，相同条件下物质的量之比等于气体体积之比，则原混合气体中NO₂和O₂物质的量之比=12mL：8mL=3：2；
当剩余气体是NO时，根据3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO知，与水反应的二氧化氮体积为一氧化氮的2倍，为5mL×2=10mL，再结合4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃知，混合气体中
氧气的体积为：$\frac{20mL-10mL}{5}$×1=2mL，原混合气体中NO₂的体积为：20mL-2mL=18mL，相同条件下物质的量之比等于气体体积之比，则原混合气体中NO₂和O₂物质的量之比=18mL：2mL=9：1，
故答案为：3：2 或 9：1．

点评 本题考查位置、结构与性质关系的综合应用，题目浓度较大，通过讨论推断元素为解答关键，注意掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系，（4）为难点、易错点，注意把握讨论法在化学计算中的应用．