Question

15．A、B、C三種元素的原子具有相同的電子層數，且B的核電荷數比A大2，C原子的電子總數比B原子電子總數多4.1molA單質跟鹽酸反應可置換出11.2L（標準狀況下）氫氣，這時A轉變成與氖原子具有相同電子層結構的離子．試回答：
（1）A是Na元素，B是Al元素，C是Cl元素．
（2）分別寫出A、B最高價氧化物分別跟C的氣態氫化物水溶液反應的離子方程式：OH^-+H⁺═H₂O、Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O．
（3）A離子的氧化性比B離子的氧化性弱（填“強”或“弱”）
（4）元素D的離子也與A、B的離子具有相同的電子層結構，其單質在反應中能作還原劑，請你用實驗室提供的下列試劑，設計兩個原理不同的簡單實驗（只要寫出實驗方案即可），證明D元素的金屬性比B的強．
試劑：鎂條、鋁條、AlCl₃溶液、MgCl₂溶液、稀鹽酸、NaOH溶液．
方案一：用形狀大小相同的鋁條和鎂條分別一等體積等濃度的稀鹽酸反應，觀察其反應速率快慢
方案二：分別向等體積等濃度的氯化鋁溶液、氯化鎂溶液中加入氫氧化鈉溶液至過量，觀察其沉淀及其溶解情況．

Answer 1

分析 A、B、C三種元素的原子具有相同的電子層數，1molA的單質能跟足量的鹽酸反應，在標準狀況下可置換出11.2L的H₂，即0.5mol，A為金屬，設A反應后化合價為x，則根據電子轉移守恒，1x=0.5×2，所以x=1，即A反應后為+1價，這時A轉變為與氖原子具有相同電子層結構的離子，則A為Na元素．而B的核電荷數比A大2，則B為Al元素；C原子的電子總數比B原子的電子總數多4，則C為Cl元素，結合元素單質、化合物的性質解答該題．

解答 解：A、B、C三種元素的原子具有相同的電子層數，1molA的單質能跟足量的鹽酸反應，在標準狀況下可置換出11.2L的H₂，即0.5mol，A為金屬，設A反應后化合價為x，則根據電子轉移守恒，1x=0.5×2，解得：x=1，即A反應后為+1價，這時A轉變為與氖原子具有相同電子層結構的離子，則A為Na元素．而B的核電荷數比A大2，則B為Al元素；C原子的電子總數比B原子的電子總數多4，則C為Cl元素，
（1）由以上分析可知A為Na，B為Al，C為Cl，
故答案為：Na；Al；Cl；
（2）A、B的最高價氧化物對應的水化物分別NaOH和Al（OH）₃，C的氣態氫化物為HCl，
分別發生中和反應，反應的離子方程式分別為：H⁺+OH^-=H₂O、Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；
（3）Na的金屬性比Al強，單質的還原性Na比Al強，單質的還原性越強，對應的陽離子的氧化性越弱，
故答案為：弱；
（4）元素D的離子也與A、B的離子具有相同的電子層結構，其單質在反應中能作還原劑，則D為金屬，只能為Mg元素，
證明鎂元素的金屬性比鋁元素強，可利用金屬與酸的反應，最高價氧化物水化物的堿性來比較，
則方案一為：用形狀大小相同的鋁條和鎂條分別一等體積等濃度的稀鹽酸反應，觀察其反應速率快慢；
方案二為：分別向等體積等濃度的氯化鋁溶液、氯化鎂溶液中加入氫氧化鈉溶液至過量，觀察其沉淀及其溶解情況，
故答案為：用形狀大小相同的鋁條和鎂條分別一等體積等濃度的稀鹽酸反應，觀察其反應速率快慢；分別向等體積等濃度的氯化鋁溶液、氯化鎂溶液中加入氫氧化鈉溶液至過量，觀察其沉淀及其溶解情況．

點評 本題考查結構性質與位置關系，題目難度中等，涉及離子方程式等化學用語、化學計算等知識，根據計算推斷A元素是解題關鍵，是對所學知識的綜合考查，注意熟練掌握原子結構與元素周期律、元素周期表的關系．