Question

【題目】八種短周期元素x、y、z、d、e、f、g、h原子序數依次遞增，其原子半徑、最高正價或最低負價如下表所示。

	x	y	z	d	e	f	g	h
原子半徑/nm	0.037	0.077	0.075	0.074	0.186	0.143	0.102	0.099
最高正化合價或最低負化合價	+1	+4	+5	-2	+1	+3	-2	-1

回答下列問題：

（1）比較d、f常見離子的半徑大小（用化學式表示，下同）：_______>________；比較g、h的最高價氧化物對應水化物的酸性強弱：________>__________。

（2）由x、d兩種元素組成18電子的分子，其電子式為____________，經測定其為二元弱酸，其酸性比碳酸弱，寫出其第一步電離的電離方程式____________。

（3）y、d、e組成物質e2yd3的水溶液呈堿性，其原因是____________________（用離子方程式表示），電解該物質e2yd3的溶液，原理如圖所示。

其中，離子交換膜使用的是__________（填“陽離子交換膜”或“陰離子交換膜”），陰極產生的物質A的化學式為____________。

（4）f的粉末在1000℃時可與N2反應制備fN。在f的粉末中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于fN的制備，其主要原因是____________________________________。

Answer 1

【答案】O2－ Al3+ HClO4 H2SO4 H2O2 H＋＋HO2－ CO32- +H2OHCO3- +OH- HCO3- +H2OH2CO3 +OH- 陽離子交換膜 H2 NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜

【解析】

八種短周期元素x、y、z、d、e、f、g、h原子序數依次遞增，結合原子半徑、最高正價或最低負價數據可得：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）d是O元素、f是Al元素，O2-與Al3+具有相同電子層結構，核電荷數O2-小于Al3+，所以半徑O2->Al3+；g是S元素、h是Cl元素，非金屬性Cl>S，所以最高價氧化物對應水化物的酸性：HClO4>H2SO4。

（2）x是H元素、d是O元素，組成的18電子分子為H2O2，屬于共價化合物，電子式為：；其為二元弱酸，則存在電離平衡，第一步電離生成H+和HO2-，故電離方程式為：H2O2H+＋HO2-。

（3）y是C元素、d是O元素、e是Na元素，e2yd3為Na2CO3，屬于強堿弱酸鹽，CO32-水解使溶液呈堿性，離子方程式為：CO32-+H2OHCO3-+OH-、HCO3-+H2OH2CO3+OH-；由電解Na2CO3溶液的原理圖可得，左邊為陽極，發生氧化反應生成氧氣，右邊為陰極，水中+1價H發生還原反應生成氫氣，同時得到NaOH溶液，所以離子交換膜允許Na+通過移向右邊，阻止OH-向左移動，故應為陽離子交換膜；陰極產生氫氣，化學式為H2。

（4）f是Al元素，所以fN為AlN，Al單質是活潑金屬，在空氣中易形成Al2O3薄膜，NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜，所以在Al的粉末中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備。