Question

9．隨原子序數遞增，八種短周期元素（用字母x等表示）原子半徑的相對大小，最高正價或最低負價的變化如圖1所示．

根據判斷出的元素回答問題：
（1）f在周期表中的位置是第三周期ⅢA族；
（2）比較d、e常見離子的半徑大小（用化學式表示，下同）：O^2-＞Na⁺；比較g、h的最高價氧化物對應水化物的酸性強弱：HClO₄＞H₂SO₄．
（3）任選上述元素組成一種四個原子共價化合物，寫出其電子式： （或）；
（4）已知1mole的單質在足量d₂中燃燒，恢復至室溫，放出255.5kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1；
（5）上述元素可組成鹽R：zx₄f（gd₄）₂，向盛有10mL1mol•L^-1R溶液的燒杯中滴加1mol•L^-1NaOH溶液，沉淀物質的量隨NaOH溶液體積的變化示意圖如圖2
①R溶液中，離子濃度由大到小的順序是c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
②寫出m點反應的離子方程式：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
③若在R溶液中改加20ml 1.2mol•L^-1Ba（OH）₂溶液，充分反應后，溶液中產生沉淀的物質的量為0.022mol．

Answer 1

分析 從圖中的化合價和原子半徑的大小，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素．
（1）f是Al元素，在元素周期表的位置是第三周期ⅢA族；
（2）電子層結構相同的離子，核電荷數越大離子半徑越小；非金屬性越強，最高價氧化物水化物的酸性越強；
（3）四原子共價化合物，可以是NH₃、H₂O₂、C₂H₂等；
（4）1molNa的單質在足量O₂中燃燒生成Na₂O₂（s），放出255.5kJ熱量，2molNa反應放出熱量為511kJ，注明聚集狀態、反應熱書寫熱化學方程式；
（5）①R是NH₄Al（SO₄）₂，溶液中Al³⁺、NH₄⁺均水解使溶液呈酸性，但Al³⁺比 NH₄⁺水解程度更大；
②m點過程中加入氫氧化鈉，沉淀物質的量不變，是NH₄⁺與OH^-反應生成NH₃•H₂O；
③根據n=cV計算n（Al³⁺ ）、n（NH₄⁺）、n（SO₄^2-）、n（Ba²⁺）、n（OH^-），根據SO₄^2-、Ba²⁺中不足量的離子的物質的量計算生成BaSO₄的物質的量，依次發生：Al³⁺+OH^-=Al（OH）₃↓、NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，根據方程式計算生成Al（OH）₃的物質的量，進而二者計算生成固體總物質的量．

解答 解：從圖中的化合價和原子半徑的大小，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素．
（1）f是Al元素，在元素周期表的位置是第三周期ⅢA族，故答案為：第三周期ⅢA族；
（2）電子層結構相同的離子，核電荷數越大離子半徑越小，故離子半徑：r（O^2-）＞r（Na⁺）；非金屬性越強，最高價氧化物水化物的酸性越強，故酸性：HClO₄＞H₂SO₄，故答案為：r（O^2-）＞r（Na⁺）；HClO₄＞H₂SO₄；
（3）四原子共價化合物，可以是NH₃、H₂O₂、C₂H₂等，其電子式為： （或），
故答案為： （或）；
（4）1molNa的單質在足量O₂中燃燒生成Na₂O₂（s），放出255.5kJ熱量，2molNa反應放出熱量為511kJ，則該反應的熱化學方程式為：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1，
故答案為：2Na（s）+O₂（g）=Na₂O₂（s）△H=-511kJ•mol^-1；
（5）①R是NH₄Al（SO₄）₂，溶液中Al³⁺、NH₄⁺均水解使溶液呈酸性，但Al³⁺比 NH₄⁺水解程度更大，故離子濃度由大到小的順序是：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Al³⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
②m點過程中加入氫氧化鈉，沉淀物質的量不變，是NH₄⁺與OH^-反應生成NH₃•H₂O，離子方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O；
③10mL 1mol•L^-1 NH₄Al（SO₄）₂溶液中Al³⁺ 物質的量為0.01mol，NH₄⁺的物質的量為0.01mol，SO₄^2-的物質的量為0.02mol，20mL 1.2 mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中Ba²⁺物質的量為0.024mol，OH^-為0.048mol，
由SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，可知SO₄^2-不足，故可以得到0.02mol BaSO₄，
    Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
0.01mol 0.03mol 0.01mol 
反應剩余OH^-為0.048mol-0.03mol=0.018mol，
    NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O
0.01mol 0.01mol
反應剩余OH^-為0.018mol-0.01mol=0.008mol，
Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
0.008mol 0.008mol
故得到Al（OH）₃沉淀為0.01mol-0.008mol=0.002mol
則最終得到固體為0.02mol+0.002mol=0.022mol，
故答案為：0.022mol．

點評 本題考查結構位置性質關系、離子半徑的大小比較、元素周期律、熱化學方程式書寫、離子濃度大小比較、化學圖象及化學計算，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．