Question

有A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數依次增大，E原子的電子層數等于最外層電子數，D與C、F彼此相鄰，且最外層電子數之和為17，A與B能形成氣態化合物BA₄，試完成下列問題：
（1）B元素的名稱為

 

，D原子的基態核外電子排布式為

 

，F元素在周期表中的位置為

 

，E離子的結構示意圖為

 

；
（2）D、E、F離子的半徑由大到小的順序為

 

，B、C、D三種元素的第一電離能由大到小的順序為

 

，B、C、D、F分別與A形成的化合物中最穩定的是（寫電子式）

 

；
（3）E的最高價氧化物與C的最高價氧化物對應水化物反應的離子方程式為

 

；
（4）已知A跟C形成的常見化合物甲與C跟D形成的紅棕色化合物乙在密閉容器中發生下列反應：化合物甲+化合物乙

一定條件

 單質C+化合物丙，如果將一定物質的量甲、乙混合物在密閉容器中使其充分反應后，達到平衡后測得反應混合物的物質的量比反應前增加了25%，則甲、乙兩種化合物的物質的量之比的范圍為

 

．

Answer 1

考點：原子結構與元素周期律的關系,微粒半徑大小的比較,元素電離能、電負性的含義及應用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數依次增大，A與B能形成氣態化合物BA₄，BA₄為CH₄，所以B為碳元素，A為氫元素；E原子的電子層數等于最外層電子數，原子序數大于碳元素，所以E處于第三周期，故E為鋁元素；
D與C、F彼此相鄰，C、D的原子序數介于碳元素與鋁元素之間，F的原子序數大于鋁元素，則C、D、F三元素不可能處于同一周期，原子序數C＜D＜F，所以在周期表中位置可能為，
最外層電子數之和為17，若為1，令C的最外層電子數為x，則D、F最外層電子數為x+1，所以x+2（x+1）=17，解得x=5，所以C為氮元素，D為氧元素，F為硫元素，符合題意；若為2，令C、D的最外層電子數為y，則F最外層電子數為y+1，所以2y+y+1=17，解得y=

16

3

，不符合題意．
故A為氫元素；B為碳元素，C為氮元素，D為氧元素，E為鋁元素，F為硫元素．

解答： 解：A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數依次增大，A與B能形成氣態化合物BA₄，BA₄為CH₄，所以B為碳元素，A為氫元素；E原子的電子層數等于最外層電子數，原子序數大于碳元素，所以E處于第三周期，故E為鋁元素；
D與C、F彼此相鄰，C、D的原子序數介于碳元素與鋁元素之間，F的原子序數大于鋁元素，則C、D、F三元素不可能處于同一周期，原子序數C＜D＜F，所以在周期表中位置可能為，
最外層電子數之和為17，若為1，令C的最外層電子數為x，則D、F最外層電子數為x+1，所以x+2（x+1）=17，解得x=5，所以C為氮元素，D為氧元素，F為硫元素，符合題意；若為2，令C、D的最外層電子數為y，則F最外層電子數為y+1，所以2y+y+1=17，解得y=

16

3

，不符合題意．
故A為氫元素；B為碳元素，C為氮元素，D為氧元素，E為鋁元素，F為硫元素．
（1）由上述分析可知，B為碳；D為氧元素，原子含有有8個電子，基態核外電子排布式為2s²s²2p⁴；F為硫元素，原子核外有16個電子，有3個電子層，最外層電子數為6，在周期表中的位置為第3周期第VIA族；E為鋁元素，質子數為13，離子核外有10個電子，最外層有8個電子，離子結構示意圖為．

故答案為：碳；2s²s²2p⁴；第3周期第VIA族；．
（2）D為氧元素，E為鋁元素，F為硫元素，形成的離子分別為、O^2-、Al³⁺、S^2-，最外層電子數相同，電子層越多離子半徑越大，所以S^2-＞O^2-，電子層排布相同，核電荷數越大，離子半徑越小，所以O^2-＞Al³⁺，所以S^2-＞O^2-＞Al³⁺；B為碳元素，C為氮元素，D為氧元素，同周期元素自左而右，第一電離能呈增大趨勢，氮原子2p能級有3個電子，處于半滿穩定狀態，電子能量降低，所以第一電離能高于同周期相鄰元素的第一電離能，即第一電離能N＞O＞C；B、C、D、F四元素中非金屬性O＞N＞S＞C，所以B、C、D、F分別與A形成的化合物中最穩定的是H₂O，氧原子與氫原子之間形成1對共用電子對，電子式為．

故答案為：S^2-＞O^2-＞Al³⁺；N＞O＞C；．
（3）E的最高價氧化物為Al₂O₃，C的最高價氧化物對應水化物為HNO₃，氧化鋁與硝酸反應生成硝酸鋁與水，反應的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O．
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O．
（4）A為氫元素，C為氮元素，D為氧元素，A跟C形成的常見化合物甲為NH₃，C跟D形成的紅棕色化合物乙為NO₂，發生反應NH₃+NO₂

一定條件

 N₂+化合物丙，故化合物丙為H₂O．所以反應方程式為8NH₃+6NO₂?7N₂+12H₂O．將一定物質的量NH₃與NO₂混合物在密閉容器中充分反應后，達到平衡后測得反應混合物的物質的量比反應前增加了25%，令開始NH₃與NO₂的物質的量分別為n（NH₃）、n（NO₂），則混合氣體的物質的量參加為0.25[n（NH₃）+n（NO₂）]．
對于反應  8 NH₃ （g）+6 NO₂（g）?7 N₂（g）+12 H₂O （g） 物質的量變化△n
          8          6                                    5
0.4[n（NH₃）+n（NO₂）]0.3[n（NH₃）+n（NO₂）]0.25[n（NH₃）+n（NO₂）]
所以0.4[n（NH₃）+n（NO₂）]＜n（NH₃），解得

2

3

＜

n(NH3)

n(NO2)

0.3[n（NH₃）+n（NO₂）]＜n（NO₂），解得

n(NH3)

n(NO2)

＜

7

3

所以解得

2

3

＜

n(NH3)

n(NO2)

＜

7

3

．
故答案為：

2

3

＜

n(NH3)

n(NO2)

＜

7

3

．

點評：考查結構性質與位置關系、元素周期律、電子式等化學用語、化學平衡計算等，難度中等，推斷元素是解題關鍵，A與B能形成氣態化合物BA₄是推斷突破口，推斷中注意C、D、F的可能排布．