Question

已知A、B、C、D、E為五種短周期不同主族的元素，其原子序數依次遞增．A、E兩種原子最外層電子數之和是B原子最外層電子數的2倍；C、E兩種原子最外層電子數之和是D原子最外層電子數的2倍．A、E形成的化合物甲分子中電子總數為18，D原子核外最外層電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺²．請回答下列問題
（1）B、C、D三種元素的第一電離能較大的是

N

（填寫元素符號）
（2）A單質與C單質在一定條件下可化合為乙，室溫下，向pH=a的乙的水溶液中加入等體積pH=b的甲的水溶液，且a+b=14，充分作用后，溶液的pH

＞

7（填“＞”“＜”或“=”），該溶液中各種離子濃度由大到小的順序為

c（NH₄⁺）＞C（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

．
（3）A、B兩元素也可形成多種化合物，其中相對分子質量最小的分子為丙．用D的單質和丙可以構成原電池，電池用多孔的惰性電極浸入濃KOH溶液，在X極通入化合物丙，Y極通入D的單質，則X極的電極反應式為

CH₄-8e-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂0

．
（4）工業生產E元素單質的化學方程式為

2NaCl+2H₂0

電解  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑

．
（5）常溫常壓下，由A、B、D可組成液態物質J．現有2.3gJ與足量的D的單質充分反應，生成標準狀況下2.24L BD₂氣體和2.7gA₂D液體，同時放出68.35kJ的熱量，該反應的熱化學方程式為

C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1367KJ/mol

．

Answer 1

分析：由D原子核外最外層電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺²，可推出n=2，因s能級最多容納2個電子，所以D原子核外最外層電子排布式為2s²2p²⁺²，D為O元素；C、E兩種原子最外層電子數之和是D原子最外層電子數的2倍，即C、E兩種原子最外層電子數之和為12，所以C、E處于第5和第7主族，因C原子序數小于O元素，所以C為N元素，E為F或Cl元素，由A、E形成的化合物甲分子中電子總數為18，可推出E為Cl元素，A為H元素；由A、E兩種原子最外層電子數之和是B原子最外層電子數的2倍，可知B最外層電子數為（1+7）÷2═4，即B為C元素．A、B、C、D、E分別為：H、C、N、O、Cl元素．
（1）根據電離能的變化規律考慮；
（2）A單質與C單質在一定條件下可化合為乙，乙為NH₃，甲為HCl，pH=a的乙的水溶液中c（H+）為10^-a，c（OH^-）=10^a-14，
pH=b的甲的水溶液，c（H+）=10^-b，因a+b=14，則-b=a-14，即氨水中c（OH^-）和鹽酸中c（H⁺）相等，二者等體積混合堿過量．得到一水合氨和氯化銨的混合液，根據電離大于水解判斷溶液酸堿性及離子濃度大小關系；
（3）C、H組成的相對分子質量最小的為甲烷，即丙為甲烷，甲烷燃料電池中，甲烷作負極燃料；
（4）工業生產氯氣采用電解飽和食鹽水法；
（5）根據燃燒產物的量及燃料的質量計算出燃料的最簡式，進而判斷出J物質，由此寫出熱化學方程式．

解答：解：根據以上分析推斷出具體元素A、B、C、D、E分別為：H、C、N、O、Cl元素．
（1）同周期電離能從左到右有增大的趨勢，但N元素P軌道為半充滿狀態，較穩定，所以第一電離能反而比O的要大，故答案為：N；
（2）A單質與C單質在一定條件下可化合為乙，乙為NH₃，甲為HCl，pH=a的乙的水溶液中c（H+）為10^-a，c（OH^-）=
10^a-14，
pH=b的甲的水溶液，c（H+）=10^-b，因a+b=14，則-b=a-14，即氨水中c（OH^-）和鹽酸中c（H⁺）相等，二者等體積混合堿過量．
得到一水合氨和氯化銨的混合液，根據電離大于水解判斷溶液顯堿性，
所以c（NH₄⁺）＞C（Cl^-），c（OH^-）＞c（H⁺），
因弱電解質電離是微弱的，所以c（Cl^-）＞c（OH^-），即離子濃度大小關系：
c（NH₄⁺）＞C（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：＞c（NH₄⁺）＞C（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（3）甲烷燃料電池中，甲烷失電子變成二氧化碳，因堿性介質，二氧化碳與堿反應生成CO₃^2-，
負極反應式為：CH₄-8e-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂0，故答案為：CH₄-8e-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂0；
（4）工業生產氯氣采用電解飽和食鹽水法，化學方程式為：2NaCl+2H₂0

電解  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
故答案為：2NaCl+2H₂0

電解  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
（5）2.7g為H₂O的質量，2.24L 為CO₂氣體，
則n（H₂O）=

2.7g

18g/mol

=0.15mol，n（CO₂）=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，
則n（H）=2n（H₂O）=0.3mol，即m（H）=0.3g，
m（C）=0.1mol×12g/mol=1.2g，
根據質量守恒定律可得：
m（有機物J）=m（C）+m（O）+m（H），
則m（O）=2.3g-1.2g-0.3g=0.8g，
因此，n（O）=

0.8g

16g/mol

=0.05mol，
所以，有機物J中，n（C）：n（H）：n（O）=0.1mol：0.3mol：0.05mol=2：6：1，
故有機物J的分子式為C₂H₆O，2.3gJ的物質的量為：

2.3g

46g/mol

=0.05mol，則1molJ燃燒放出熱量為：
68.35kJ÷0.05mol=1367KJ/mol．故答案為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1367KJ/mol．

點評：本題綜合考察了元素推斷、元素周期律、離子濃度大小比較、反應式的書寫等內容，難度較大．關鍵是元素推斷，D原子核外最外層電子排布式為nsⁿnpⁿ⁺²是解題突破口．對于電離能的大小關系，要注意特殊性．