Question

20．X、Y、Z、W是原子序數依次增大的四種不同主族短周期元素，已知四種元素原子的最外層電子數之和為12，X原子的半徑最大，只有W是非金屬元素．請回答：
（1）Y元素在周期表中的位置是第三周期第ⅡA族．
（2）四種元素的簡單離子中，半徑最小的是Al³⁺離子（填具體的離子符號）
（3）用化學方程式表示工業上獲得X單質的方法是2NaCl（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑．
（4）Z、W的最高價氧化物對應的水化物恰好反應得到溶液顯酸性，用離子方程式解釋其原因Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺．
（5）0.1mol/L的X、W組成的化合物溶液中，離子濃度由大到小的順序為c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）．
（6）甲是X元素最高價氧化物對應的水化物，將常溫下pH=a的甲溶液加熱至90℃，其pH值將減小（填“增大”“減小”或“不變”）．
常溫下，向1Lamol/L的醋酸溶液中加入bg甲固體，反應后溶液呈中性，則醋酸的電離常數Ka=$\frac{2.5b×1{0}^{-6}}{（1000a-25b）}$（用含a、b字母的代數式表示，體積變化忽略不計）

Answer 1

分析 X、Y、Z、W是原子序數依次增大的四種不同主族短周期元素，X原子的半徑最大，只有W是非金屬元素，只能為第三周期元素，則X為Na、Y為Mg、Z為Al，四種元素原子的最外層電子數之和為12，則W原子最外層電子數為12-1-2-3=6，故W為S元素，據此解答．

解答 解：X、Y、Z、W是原子序數依次增大的四種不同主族短周期元素，X原子的半徑最大，只有W是非金屬元素，只能為第三周期元素，則X為Na、Y為Mg、Z為Al，四種元素原子的最外層電子數之和為12，則W原子最外層電子數為12-1-2-3=6，故W為S元素．
（1）Y為Mg元素，處于周期表中第三周期第ⅡA族，故答案為：第三周期第ⅡA族；
（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，故離子半徑：S^2-＞Mg^2-＞Mg²⁺＞Al³⁺，
故答案為：Al³⁺；
（3）工業上電解熔融氯化鈉生成鈉，反應方程式為：2NaCl（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl（熔融）$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑；
（4）Z、W的最高價氧化物對應的水化物分別為Al（OH）₃、H₂SO₄，二者恰好反應得到Al₂（SO₄）₃，溶液中鋁離子水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，破壞水的電離平衡，溶液呈酸性，
故答案為：酸性；Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
恰好反應得到溶液顯
（5）X、W組成的化合物為Na₂S，0.1mol/L Na₂S溶液中，硫離子分步水解，溶液呈堿性，溶液中氫氧根離子源于硫離子、硫氫根離子水解以及水的電離，則離子濃度由大到小的順序為：c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；
（6）甲是X元素最高價氧化物對應的水化物，則甲為NaOH，將常溫下pH=a的甲溶液加熱至90℃，溶液中氫氧化鈉濃度不變，但Kw增大，溶液中氫離子濃度增大，則溶液pH值將減小；
常溫下，向1L amol/L的醋酸溶液中加入bg甲固體，反應后溶液呈中性，則溶液中c（OH^-）=c（H⁺）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=$\frac{\frac{bg}{40g/mol}}{1L}$=0.025b mol/L，溶液中c（CH₃COOH）=（a-0.025 b）mol/L，則醋酸的電離常數Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{1{0}^{-7}×0.025b}{（a-0.025b）}$=$\frac{2.5b×1{0}^{-6}}{（1000a-25b）}$，
故答案為：減小；$\frac{2.5b×1{0}^{-6}}{（1000a-25b）}$．

點評 本題考查結構性質位置關系應用，涉及微粒半徑比較、金屬冶煉、鹽類水解、離子濃度大小比較、電離平衡常數計算等，是基礎知識的綜合考查，（6）中關鍵利用電荷守恒判斷鈉離子與醋酸根離子濃度關系．