Question

14．A、B、C、D、E五種短周期元素的原子序數依次增大．A原子的最外層電子比B原子的最外層電子少2個，B原子的質子數是其電子層數的4倍；A、B、C三種元素能結合成化合物C₂AB₃，在1molC₂AB₃中共有52mol電子．D元素的單質0.5mol與酸全部反應時，有9.03×10²³個電子轉移．E元素的單質是一種黃綠色氣體，水溶液具有漂白性．試填寫下列空白：
（1）元素B在周期表中的位置為第二周期ⅥA族．
（2）元素C、D、E形成的簡單離子的半徑由大到小為Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺（用離子符號表示）．
（3）由元素B、C形成的一種化合物可以作為呼吸面具的供氧劑，寫出該化合物的電子式．
（4）分別有A和D元素的單質做為電極，用導線連接后浸入E的氫化物的水溶液中，可以構成原電池，則A為正極（填“正極”或“負極”）．
（5）門捷列夫在研究周期表時預言了包括“類鋁”、“類硅”在內的11種元素．門捷列夫預言的“類硅”，多年后被德國化學家文克勒發現，命名為鍺（Ge）．已知主族元素鍺的最高化合價為+4價，其最高價氧化物的水化物為兩性氫氧化物．若鍺位于硅的下一周期，根據鍺在周期表中處于金屬和非金屬分界線附近，預測鍺單質的一種可能的用途是半導體材料；硅和鍺單質分別與H₂反應時，反應較難進行的是鍺（填“硅”或“鍺”）．
（6）“類鋁”在門捷列夫預言4年后，被布瓦博德朗在一種礦石中發現，命名為鎵（Ga）．鎵與鋁同主族，且位于鋁的下一周期．試從原子結構的角度解釋鎵與鋁性質相似的原因鎵、鋁原子最外層均為3個電子．為判斷Ga（OH）₃是否為兩性氫氧化物，設計實驗時，需要選用的試劑有GaCl₃溶液、NaOH溶液和稀硫酸或鹽酸．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種短周期元素的原子序數依次增大．B原子的質子數是其電子層數的4倍，則B為O或Mg，由于A原子的最外層電子比B原子的最外層電子少2個，故B為O元素，A為C元素；A、B、C三種元素能結合成化合物C₂AB₃，在1molC₂AB₃中共有52mol電子，則C原子電子數為$\frac{52-6-8×3}{2}$=11，故C為Na；D元素的單質0.5mol與酸全部反應時，有9.03×10²³個電子轉移，轉移電子為1.5mol，則D元素化合價為+3，故D為Al；E元素的單質是一種黃綠色氣體，水溶液具有漂白性，則E為Cl，據此解答．
（1）主族元素周期數=電子層數，主族族序數=最外層電子數；
（2）電子層結構相同的離子，核電荷數越大離子半徑越小，離子電子層越多離子半徑越大；
（3）由元素B、C形成的一種化合物可以作為呼吸面具的供氧劑，該化合物為Na₂O₂，由鈉離子與過氧根離子構成；
（4）分別有碳和Al做為電極，用導線連接后浸入HCl的水溶液中，可以構成原電池，本質是Al與鹽酸反應生成氯化鋁與氫氣，負極發生氧化反應，正極發生還原反應；
（5）鍺位于硅的下一周期，應處于第四周期第ⅣA族；處于金屬和非金屬分界線附近，表現一定的金屬性、非金屬性，可以用作半導體材料；
非金屬性越強，與氫氣反應越容易；
（6）Al與Ga處于同主族，最外層電子數相同，具有相似的化學性質；
利用Ga（OH）₃是否溶于強酸、強堿判斷其是否是兩性氫氧化物．

解答 解：A、B、C、D、E五種短周期元素的原子序數依次增大．B原子的質子數是其電子層數的4倍，則B為O或Mg，由于A原子的最外層電子比B原子的最外層電子少2個，故B為O元素，A為C元素；A、B、C三種元素能結合成化合物C₂AB₃，在1molC₂AB₃中共有52mol電子，則C原子電子數為$\frac{52-6-8×3}{2}$=11，故C為Na；D元素的單質0.5mol與酸全部反應時，有9.03×10²³個電子轉移，轉移電子為1.5mol，則D元素化合價為+3，故D為Al；E元素的單質是一種黃綠色氣體，水溶液具有漂白性，則E為Cl．
（1）元素B為O元素，處于周期表中第二周期ⅥA族，故答案為：第二周期ⅥA族；
（2）元素C、D、E形成的簡單離子分別為Na⁺、Al³⁺、Cl^-，電子層結構相同的離子，核電荷數越大離子半徑越小，離子電子層越多離子半徑越大，故離子半徑：Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺，故答案為：Cl^-＞Na⁺＞Al³⁺；
（3）由元素B、C形成的一種化合物可以作為呼吸面具的供氧劑，該化合物為Na₂O₂，其電子式為，故答案為：；
（4）分別有碳和Al做為電極，用導線連接后浸入HCl的水溶液中，可以構成原電池，Al與鹽酸反應生成氯化鋁與氫氣，故Al為負極，碳為正極，故答案為：正極；
（5）鍺位于硅的下一周期，根據鍺在周期表中處于金屬和非金屬分界線附近，預測鍺單質的一種可能的用途是：作半導體材料；鍺的非金屬性比硅弱，硅和鍺單質分別與H₂反應時，反應較難進行的是鍺，
故答案為：半導體材料；鍺；
（6）鎵與鋁同主族，且位于鋁的下一周期，它們原子最外層均為3個電子，鎵與鋁性質相似，
GaCl₃溶液與NaOH溶液反應生成Ga（OH）₃，再利用Ga（OH）₃是否溶于強酸、強堿判斷其是否是兩性氫氧化物，故需要的試劑還有：NaOH溶液、稀硫酸或鹽酸，
故答案為：鎵、鋁原子最外層均為3個電子；NaOH溶液；稀硫酸或鹽酸．

點評 本題考查結構性質位置關系應用，側重同主族元素化合物性質相似性與遞變性考查，難度不大，注意基礎知識的理解掌握．