Question

4．A、B、C、D、E、F、G元素原子序數依次增大．已知B原子最外層有3個未成對電子，C原子最外層電子數與核外電子總數之比為3：4，E與C同主族，F^-、D⁺、A⁺離子的半徑逐漸減小，化合物AF常溫下為氣體，G的基態原子核外M能層填滿電子，N能層只有1個電子．
據此回答下列問題：
（1）寫出D元素基態原子的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s¹；B、C、E三種元素的第一電離能由大到小的順序是 （用元素符號表示）N＞O＞S．
（2）A與C可形成18電子分子，其水溶液中滴入少量氯化鐵溶液時有大量氣泡逸出，寫出該反應的化學方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）某化合物由上述七種元素中的三種元素組成，為常見家用消毒劑的主要成分，其中化學鍵類型為離子鍵、共價鍵；該化合物水溶液不呈中性的原因是（用離子方程式表示）ClO^-+H₂O?HClO+OH^-．
（4）0.3 mol G的低價氧化物能與1.4mol B的最高價氧化物對應水化物的溶液恰好完全反應（設還原產物只有BO）．
（5）衛星發射時可用B₂A₄為燃料，1 mol氣態B₂A₄在適量C₂中燃燒，生成B₂和氣態A₂C，放出534 kJ的熱量，1 mol液態A₂C完全氣化需吸收44 kJ熱量．請寫出氣態B₂A₄在C₂中燃燒生成B₂和液態A₂C時的熱化學方程式N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622kJ/mol．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G元素原子序數依次增大．C原子最外層電子數與核外電子總數之比為3：4，最外層電子數不能超過8，原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故C為O元素；E與C同主族，則E為S元素；B原子最外層有3個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p³，故B為N元素；F^-、D⁺、A⁺離子的半徑逐漸減小，化合物AF常溫下為氣體，則A為H元素、D為Na、F為Cl，G的基態原子核外M能層填滿電子，N能層只有1個電子，則G為Cu元素，據此解答．
（1）D為Na，原子核外有11個電子，根據能量最低原理書寫核外電子排布；N元素2p能級為半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于氧元素的，同主族張而行第一電離能減小；
（2）A與C可形成18電子分子為H₂O₂，其水溶液中滴入少量氯化鐵溶液時，分解生成水與氧氣；
（3）由上述七種元素中的三種元素組成化合物，為常見家用消毒劑的主要成分，該化合物為NClO，溶液中次氯酸根離子水解，溶液呈堿性；
（4）G的低價氧化物是Cu₂O，B的最高價氧化物的水化物是HNO₃，該反應方程式為：3Cu₂O+14HNO₃=6Cu（NO₃）₂+2NO+7H₂O；
（5）1mol氣態N₂H₄在適量O₂中燃燒，生成N₂和氣態H₂O，放出534kJ的熱量，可得：
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol ①，
由1 mol液態H₂O完全氣化需吸收44 kJ熱量，可得：
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
根據蓋斯定律，①-②×2得N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G元素原子序數依次增大．C原子最外層電子數與核外電子總數之比為3：4，最外層電子數不能超過8，原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故C為O元素；E與C同主族，則E為S元素；B原子最外層有3個未成對電子，原子核外電子排布為1s²2s²2p³，故B為N元素；F^-、D⁺、A⁺離子的半徑逐漸減小，化合物AF常溫下為氣體，則A為H元素、D為Na、F為Cl，G的基態原子核外M能層填滿電子，N能層只有1個電子，則G為Cu元素．
（1）D是Na元素，鈉原子核外有11個電子，根據構造原理知D元素基態原子的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s¹；
B是N元素，C是O元素，E是S元素，N元素2p能級為半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能高于氧元素的，同主族張而行第一電離能減小，所以B、C、E三種元素的第一電離能由大到小的順序是N＞O＞S，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s¹；N＞O＞S；
（2）A是H元素，C是O元素，A與C可形成18電子分子，則該物質是H₂O₂，雙氧水在氯化鐵作催化劑條件下分解生成水和氧氣，反應方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）由三種元素組成的常見家用消毒劑的主要成分是NaClO，次氯酸鈉中鈉離子和次氯酸根離子之間存在離子鍵，氧原子和氯原子之間存在共價鍵，次氯酸鈉是強堿弱酸鹽，次氯酸根離子易水解ClO^-+H₂O?HClO+OH^-，使其溶液呈堿性，
故答案為：離子鍵、共價鍵；ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；
（4）G的低價氧化物是Cu₂O，B的最高價氧化物的水化物是HNO₃，該反應方程式為：3Cu₂O+14HNO₃=6Cu（NO₃）₂+2NO+7H₂O，根據方程式知，0.3molCu₂O和1.4mol硝酸恰好完全反應，
故答案為：1.4；
（5）1mol氣態N₂H₄在適量O₂中燃燒，生成N₂和氣態H₂O，放出534kJ的熱量，可得：
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol ①，
由1 mol液態H₂O完全氣化需吸收44 kJ熱量，可得：
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
根據蓋斯定律，①-②×2得N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ/mol-2（+44kJ/mol）=-622kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622kJ/mol．

點評 本題考查比較綜合，涉及結構性質位置關系應用、核外電子排布、電離能、蓋斯定律、鹽類水解、氧化還原反應等知識點，正確推斷元素是解本題關鍵，注意同周期第一電離能異常情況，難度中等．