Question

13．圖1是部分短周期元素的常見化合價與原子序數的關系圖：

（1）元素A在周期表中的位置第二周期ⅣA族．
（2）用電子式表示D₂G的形成過程，其所含化學鍵類型為離子鍵．
（3）C^2-、D⁺、G^2-離子半徑大小順序是S^2-＞O²＞Na⁺（用離子符號回答）
（4）某同學設計如圖2的實驗證明A、B、F的非金屬性強弱關系．
①溶液a和b分別為硝酸，飽和NaHCO₃溶液．
②溶液c中的離子方程式為SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-．
③請從原子結構的角度解釋非金屬性B＞A的原因碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強．

Answer 1

分析 由圖中化合價可知，A、F的化合價都為+4、-4價，二者同主族，且F的原子序數較大，故A為碳元素、故F為Si元素；C的化合價為-2價，沒有正化合價，故C為O元素；D的化合價為+1價，處于ⅠA族，原子序數大于O元素，故D為Na元素；E為+3價，為Al元素；G的最高正價為+6價、最低價為-2，應為S元素；B的有+5、-3價，處于ⅤA族，原子序數介于C、O之間，則B為N元素．
（1）主族元素周期數=電子層數、主族序數=最外層電子數；
（2）Na₂S屬于離子化合物，含有離子鍵，用電子式表示形成過程，左側為Na、S原子電子式，右側為硫化鈉電子式，中間用“→”連接；
（3）電子層結構相同核電荷數越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大；
（4）由裝置圖可知，實驗原理是利用強酸制備弱酸，硝酸易揮發，為防止干擾應除去，故錐形瓶中產生二氧化碳，應為硝酸與碳酸鹽反應，溶液b吸收揮發的硝酸，應為飽和的碳酸氫鈉，燒杯中應是二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸．

解答 解：由圖中化合價可知，A、F的化合價都為+4、-4價，二者同主族，且F的原子序數較大，故A為碳元素、故F為Si元素；C的化合價為-2價，沒有正化合價，故C為O元素；D的化合價為+1價，處于ⅠA族，原子序數大于O元素，故D為Na元素；E為+3價，為Al元素；G的最高正價為+6價、最低價為-2，應為S元素；B的有+5、-3價，處于ⅤA族，原子序數介于C、O之間，則B為N元素．
（1）A為碳元素，原子有2個電子層，最外層電子數為4，處于周期表中第二周期ⅣA族，故答案為：第二周期ⅣA族；
（2）Na₂S屬于離子化合物，含有離子鍵，用電子式表示形成過程為，
故答案為：；離子鍵；
（3）電子層結構相同核電荷數越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大，故離子半徑S^2-＞O^2-＞Na⁺，故答案為：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（4）由裝置圖可知，實驗原理是利用強酸制備弱酸，硝酸易揮發，為防止干擾應除去，故錐形瓶中產生二氧化碳，應為硝酸與碳酸鹽反應，溶液b吸收揮發的硝酸，應為飽和的碳酸氫鈉，燒杯中應是二氧化碳與硅酸鈉反應生成硅酸，
①由上述分析可知，溶液a為硝酸，溶液b為飽和NaHCO₃溶液，故答案為：硝酸；飽和NaHCO₃溶液；
②溶液c中的離子方程式為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-，故答案為：SiO₃^2-+CO₂+H₂O=H₂SiO₃↓+CO₃^2-；
③碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強，因此氮元素的非金屬性強于碳元素，
故答案為：碳和氮元素處于同一周期，氮原子的核電荷數大于碳原子，原子半徑較碳原子小，氮原子核對最外層電子的吸引力更大，得電子能力更強．

點評 本題考查結構性質位置關系、微粒半徑比較、電子式、化學實驗、離子方程式的書寫等，難度中等，注意理解掌握金屬性、非金屬性強弱比較實驗事實．