Question

5．有A、B、C、D、E、F六種短周期主族元素，原子序數依次增大．A的原子半徑在元素周期表中最小，B最外層電子數是次外層電子數的2倍，C是空氣中含量最多的元素．D、F同主族，E、F同周期．D的同素異形體中有一種在大氣層中起保護作用．E的離子半徑是同周期簡單離子中最小的．物質甲由D、E、F三種元素組成．
請回答：
（1）寫出F的離子結構示意圖．
（2）C位于元素周期表第二期第VA族，寫出C的最簡單氫化物發生催化氧化的化學方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）甲可用作濁水凈化劑，其原理是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺（用離子方程式表示）；在消防工業中，與碳酸氫鈉飽和溶液（填名稱）、發泡劑組成泡沫滅火劑．
（4）處理含BO、FO₂煙道氣污染的一種方法，是將其在催化劑作用下轉化為單質F和BO₂．
已知：BO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═BO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-2
F（s）+O₂（g）═FO₂（g）△H=-296.0kJ•mol^-1
此反應的熱化學方程式是2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），△H=-270.0kJ/mol．
（5）往5.0mL 0.1mol•L^-1甲溶液中加入20.0mL 0.1mol•L^-1Ba（OH）₂溶液，充分反應后溶液中離子濃度從大到小的順序是c（AlO₂^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六種短周期主族元素，原子序數依次增大，A的原子半徑在元素周期表中最小，則A是H元素；B最外層電子數是次外層電子數的2倍，最外層電子數不超過8個，第一電子層為最外層時其電子數不超過2個，所以B是C元素；C是空氣中含量最多的元素，則C是N元素；D的同素異形體中有一種在大氣層中起保護作用，則D為O元素；D、F同主族，且屬于短周期元素，則F是S元素；E、F同周期，E的離子半徑是同周期簡單離子中最小的，則E是Al元素，物質甲由D、E、F三種元素組成，甲可用作濁水凈化劑，則甲是Al₂（SO₄）₃，再結合題目分析解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F六種短周期主族元素，原子序數依次增大，A的原子半徑在元素周期表中最小，則A是H元素；B最外層電子數是次外層電子數的2倍，最外層電子數不超過8個，第一電子層為最外層時其電子數不超過2個，所以B是C元素；C是空氣中含量最多的元素，則C是N元素；D的同素異形體中有一種在大氣層中起保護作用，則D為O元素；D、F同主族，且屬于短周期元素，則F是S元素；E、F同周期，E的離子半徑是同周期簡單離子中最小的，則E是Al元素，物質甲由D、E、F三種元素組成，甲可用作濁水凈化劑，則甲是Al₂（SO₄）₃，
（1）F是S元素，S^2-核外有3個電子層最外層有8個電子，則S^2-的離子結構示意圖為：，故答案為：；
（2）C是N元素，其原子核外有2個電子最外層電子數是5，則N元素位于元素周期表第二期第VA族，氨氣在催化劑、加熱條件下發生氧化還原反應生成NO和H₂O，化學方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：二；VA；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）甲中含有Al³⁺，水解生成Al（OH）₃膠體，膠體具有吸附性而凈水，水解方程式為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺；在消防工業中，與碳酸氫鈉飽和溶液、發泡劑發生雙水解反應生成二氧化碳，從而組成泡沫滅火劑，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H⁺；碳酸氫鈉飽和溶液；
（4）處理含CO、SO₂煙道氣污染的一種方法，是將其在催化劑作用下轉化為單質S和CO₂，
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1  ①
S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0kJ•mol^-1②
根據蓋斯定律知，將方程式2①-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），△H=2（-283.0kJ•mol^-1）-（-296.0kJ•mol^-1）=-270.0kJ/mol，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=S（s）+2CO₂（g），△H=-270.0kJ/mol；
（5）n[Al₂（SO₄）₃]=0.1mol/L×0.005L=0.0005mol，n[Ba（OH）₂]=0.1mol/L×0.02L=0.002mol，
n（Al³⁺）=2n[Al₂SO₄）₃]=0.001mol，n（SO₄^2- ）=3n[Al₂（SO₃）₃]=0.0015mol，n（Ba²⁺）=n[Ba（OH）₂]=0.002mol，n（OH^-）=2n[Ba（OH）₂]=0.004mol，
根據Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓知，Al³⁺完全被轉化為AlO₂^-，n（SO₄^2- ）＜n（Ba²⁺），所以溶液中有鋇離子剩余，且剩余n（Ba²⁺）=0.002mol-0.0015mol=0.0005mol＜n（AlO₂^-）=0.001mol，偏鋁酸根離子水解導致溶液呈堿性，但水解程度較小，所以溶液中離子濃度大小順序是：c（AlO₂^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（AlO₂^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評 本題考查位置結構性質的相互關系及應用，題目難度中等，涉及離子反應的計算、蓋斯定律、氧化還原反應、鹽類水解等知識點，側重考查學生對知識的綜合應用能力，難點是（5）題，先根據物質之間的反應確定溶液中的溶質，再結合鹽類水解分析解答．