Question

11．已知A、B、C、D、E、F、G為七種短周期的主族元素，原子序數依次增大．已知：A、F的最外層電子數分別等于各自的電子層數，其中A的單質在常溫下為氣體．C與B、G在元素周期表中處于相鄰位置，這三種元素最外層電子數之和為17，質子數之和為31．D與F同周期，且在該周期中D元素的原子半徑最大（稀有氣體除外）．根據以上信息回答下列問題：
（1）B、C、G的氫化物中穩定性最強的是H₂O（填化學式），沸點最高的是H₂O （填化學式）．
（2）D、E、F形成的簡單離子半徑由大到小的順序為Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺（用離子符號表示）．
（3）A與B能形成離子化合物BA₅，該物質能與水劇烈反應生成一種氣體和一種堿，則該反應的化學方程式為NH₅+H₂O=H₂↑+NH₃?H₂O
（4）D的碳酸氫鹽溶液與稀硫酸混合，當生成11.2L（標準狀況）氣體（不考慮氣體溶解）時放熱6.32kJ，寫出該反應的熱化學離子方程式HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1．
（5）科學家猜想宇宙中某星球上可能會存在著一種由A，B兩種元素組成的一系列化合物，如BA₃、B₂A₄、B₃A₅、B₄A₆等，該系列化合物的通式為N_nH_n+2（用元素符號表示）．有B₂A₄與另外兩種等物質的量的該系列中的化合物組成的混合蒸氣，在足量氧氣中充分燃燒，只生成B元素的單質和水，且B元素的單質和水的物質的量之比為1：2，則另外兩種化合物是NH₃、N₃H₅ （寫化學式）．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G為七種短周期的主族元素，原子序數依次增大．A的最外層電子數等于電子層數，且A的單質在常溫下為氣體，則A為H元素；C與B、G在元素周期表中處于相鄰位置，結合原子序數依次增大，可知C、B同周期，C、G同主族，設C、G最外層電子數為x，則B最外層電子數為x-1，故x+1+x+1+x-1=17，解得x=6，故C為O元素、B為N元素、G為S元素，三者質子數之和為31；F的最外層電子數等于電子層數，原子序數大于氧，只能處于第三周期，故F為Al；D與F同周期，且在該周期中D元素的原子半徑最大，則D為Na，E的原子序數介于Na、Al之間，則E為Mg，據此解答．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G為七種短周期的主族元素，原子序數依次增大．A的最外層電子數等于電子層數，且A的單質在常溫下為氣體，則A為H元素；C與B、G在元素周期表中處于相鄰位置，結合原子序數依次增大，可知C、B同周期，C、G同主族，設C、G最外層電子數為x，則B最外層電子數為x-1，故x+1+x+1+x-1=17，解得x=6，故C為O元素、B為N元素、G為S元素，三者質子數之和為31；F的最外層電子數等于電子層數，原子序數大于氧，只能處于第三周期，故F為Al；D與F同周期，且在該周期中D元素的原子半徑最大，則D為Na，E的原子序數介于Na、Al之間，則E為Mg．
（1）O、N、S三元素中O的非金屬性最強，故三者氫化物中H₂O最穩定，常溫下水為液態，而氨氣、硫化氫為氣體，故H₂O的沸點最高，
故答案為：H₂O；H₂O；
（2）D、E、F形成的簡單離子分別為Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，電子層結構均相同，核電荷數越大離子半徑越小，故離子半徑：Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺，故答案為：Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺；
（3）A與B能形成離子化合物H₅N，該化合物為NH₄H，該物質能與水劇烈反應生成一種氣體和一種堿，生成氫氣與NH₃?H₂O，反應方程式為：NH₅+H₂O=H₂↑+NH₃?H₂O，
故答案為：NH₅+H₂O=H₂↑+NH₃?H₂O；
（4）NaHCO₃溶液與稀硫酸混合，當生成11.2L（標準狀況）氣體，時放熱6.32kJ，生成氣體為二氧化碳，其物質的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，故生成1mol二氧化碳放出的熱量=6.32kJ×$\frac{1mol}{0.5mol}$=12.64kJ，該反應的熱化學離子方程式為：HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1，
故答案為：HCO₃^-（aq）+H⁺（aq）=H₂O（l）+CO₂（g）△H=-12.64kJ•mol^-1；
（5）科學家猜想這樣的星球上可能會存在著一種組成結構與NH₃、N₂H₄類似的系列化合物如N₃H₅、N₄H₆等，該系列化合物中N原子成3個共價鍵，n個N原子之間形成（n-1）個N-N鍵，故可以結合H原子數目=3n-（n-1）×2=n+2，故該系列化合物的通式為N_nH_n+2；
N₂H₄與另外兩種等物質的量的該系列中的化合物組成的混合蒸氣，在足量氧氣中充分燃燒，只生成N₂和水，且N₂和水的物質的量之比為1：2，則混合蒸氣中n（N）：n（H）=1×2：2×2=1：2，N₂H₄中（N）：n（H）=1：2，故另外的量物質的平均組成為N₂H₄，根據平均N原子可知，一定含有NH₃，另外組成中N原子數目為2×2-1=3，故另外組成為N₃H₅，H原子符合題意，
故答案為：N_nH_n+2；NH₃、N₃H₅．

點評 本題考查結構性質位置關系應用，推斷元素是解題關鍵，側重對學生分析問題與知識遷移運用能力考查，為高考常見形式，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．