Question

17．短周期元素A、B、C、D、E、F、G原子序數依次遞增，已知A和D，C和G為同一主族元素，D形成的陽離子和C形成的陰離子具有相同的核外電子排布，B原子的最外層電子數比次外層多3，G形成的化合物甲是造成酸雨的主要原因，F和A可形成化合物FA₄很不穩定，F與C形成的化合物是制造光導纖維的主要原料，E的最高價氧化物的水化物能溶解于D的最高價氧化物的水化物中．請回答下列問題：
（1）寫出 E的最高價氧化物水化物的電離方程式AlO₂^-+H⁺+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；
（2）由C、D形成的一種淡黃色固體的電子式．畫出G離子的結構示意圖
（3）寫出E的最高價氧化物的水化物溶解于D的最高價氧化物的水化物的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）F和C形成的晶體微粒間的相互作用力是共價鍵．
（5）化合物甲的治理方法之一是用軟錳礦漿（主要成分為MnO₂）吸收法，該方法能做到“綜合治理、變廢為寶”，請寫出其反應的化學方程式SO₂+MnO₂=MnSO₄．
（6）已知一包白色晶體為某種正鹽，經元素分析儀分析，包含以上七種元素中的若干種，為測定其組成，進行如下實驗：
①稱取固體2.37g溶于水，得到無色澄清溶液，再滴加過量的氯化鋇溶液和稀鹽酸，得到的白色沉淀經過濾、洗滌、干燥后，稱得質量為4.66g
②再取等質量的該固體溶于水，逐滴滴加1mol/L的氫氧化鈉溶液，得到的沉淀和滴加的氫氧化鈉溶液體積的關系如圖：該正鹽的化學式為NH₄Al（SO₄）₂；往該鹽的水溶液中滴加氫氧化鋇溶液時可得到沉淀，請寫出生成沉淀質量達到最大值的離子方程式Al³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃．H₂O．

Answer 1

分析 短周期元素A、B、C、D、E、F、G原子序數依次遞增，B原子的最外層電子數比次外層多3，原子只能有2個電子層，最外層電子數為5，故B為N元素；F與C形成的化合物是制造光導纖維的主要原料，則C為O元素、F為Si；C和G為同一主族元素，則G為S元素；D形成的陽離子和C（氧）形成的陰離子具有相同的核外電子排布，D處于第三周期，A和D為同一主族元素，F（Si）和A可形成化合物FA₄很不穩定，可推知A為H元素、D為Na；D的最高價氧化物的水化物為NaOH，E的最高價氧化物的水化物能溶解與NaOH溶液，E的原子序數介于Na、Si之間，則E為Al，G形成的化合物甲為SO₂是造成酸雨的主要原因．
（1）E的最高價氧化物水化物為Al（OH）₃，存在酸性電離與堿式電離；
（2）由C、D形成的一種淡黃色固體為Na₂O₂，由鈉離子與過氧根離子構成，G離子為S^2-，離子核外有18故電子，有3個電子層，構成電子數為2、8、8；
（3）E的最高價氧化物的水化物為Al（OH）₃，D的最高價氧化物的水化物為NaOH，二者反應生成偏鋁酸鈉與水；
（4）F和C形成的晶體為SiO₂，屬于原子晶體，微粒間的相互作用力是共價鍵；
（5）G形成的化合物甲為SO₂，與MnO₂反應生成MnSO₄；
（6）已知一包白色晶體為某種正鹽，經元素分析儀分析，包含以上七種元素中的若干種，為測定其組成，進行如下實驗：
①稱取固體2.37g溶于水，得到無色澄清溶液，再滴加過量的氯化鋇溶液和稀鹽酸，得到的白色沉淀，則含有SO₄^2-，白色沉淀為BaSO₄，其物質的量為$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，則溶液中n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol；
②再取等質量的該固體溶于水，逐滴滴加1mol/L的氫氧化鈉溶液，開始生成沉淀，最終沉淀完全溶解，則含有Al³⁺，30mL～40mL時氫氧化鋁質量不變，則溶液中還含有NH₄⁺，由Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知溶液中n（Al³⁺）=0.03L×1mol/L×$\frac{1}{3}$=0.01mol，由NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O可知溶液中n（NH₄⁺）=0.01L×1mol/L=0.01mol，符合2n（SO₄^2-）=3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺），而m（SO₄^2-）+m（Al³⁺）+m（NH₄⁺）=0.02mol×96g/mol/L+0.01mol×27g/mol+0.01mol×18g/mol=2.37g，等于樣品的質量，故該晶體不含結晶水，晶體中n（SO₄^2-）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.02mol：0.01mol：0.01mol=2：1：1，故該晶體為NH₄Al（SO₄）₂，
往該鹽的水溶液中滴加氫氧化鋇溶液時，NH₄Al（SO₄）₂與氫氧化鋇按物質的量1：2反應時生成沉淀質量達到最大值．

解答 解：短周期元素A、B、C、D、E、F、G原子序數依次遞增，B原子的最外層電子數比次外層多3，原子只能有2個電子層，最外層電子數為5，故B為N元素；F與C形成的化合物是制造光導纖維的主要原料，則C為O元素、F為Si；C和G為同一主族元素，則G為S元素；D形成的陽離子和C（氧）形成的陰離子具有相同的核外電子排布，D處于第三周期，A和D為同一主族元素，F（Si）和A可形成化合物FA₄很不穩定，可推知A為H元素、D為Na；D的最高價氧化物的水化物為NaOH，E的最高價氧化物的水化物能溶解與NaOH溶液，E的原子序數介于Na、Si之間，則E為Al，G形成的化合物甲為SO₂是造成酸雨的主要原因．
（1）E的最高價氧化物水化物為Al（OH）₃，電離方程式為：AlO₂^-+H⁺+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-，故答案為：AlO₂^-+H⁺+H₂O?Al（OH）₃?Al³⁺+3OH^-；
（2）由C、D形成的一種淡黃色固體為Na₂O₂，其電子式為，G離子為S^2-，離子結構示意圖為，
故答案為：；；
（3）E的最高價氧化物的水化物為Al（OH）₃，D的最高價氧化物的水化物為NaOH，二者反應生成偏鋁酸鈉與水，反應離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）F和C形成的晶體為SiO₂，屬于原子晶體，微粒間的相互作用力是共價鍵，故答案為：共價鍵；
（5）G形成的化合物甲為SO₂，化合物甲的治理方法之一是用軟錳礦漿（主要成分為MnO₂）吸收法，該方法能做到“綜合治理、變廢為寶”，其反應的化學方程式：SO₂+MnO₂=MnSO₄，
故答案為：SO₂+MnO₂=MnSO₄；
（6）已知一包白色晶體為某種正鹽，經元素分析儀分析，包含以上七種元素中的若干種，為測定其組成，進行如下實驗：
①稱取固體2.37g溶于水，得到無色澄清溶液，再滴加過量的氯化鋇溶液和稀鹽酸，得到的白色沉淀，則含有SO₄^2-，白色沉淀為BaSO₄，其物質的量為$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，則溶液中n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol；
②再取等質量的該固體溶于水，逐滴滴加1mol/L的氫氧化鈉溶液，開始生成沉淀，最終沉淀完全溶解，則含有Al³⁺，30mL～40mL時氫氧化鋁質量不變，則溶液中還含有NH₄⁺，由Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知溶液中n（Al³⁺）=0.03L×1mol/L×$\frac{1}{3}$=0.01mol，由NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O可知溶液中n（NH₄⁺）=0.01L×1mol/L=0.01mol，符合2n（SO₄^2-）=3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺），而m（SO₄^2-）+m（Al³⁺）+m（NH₄⁺）=0.02mol×96g/mol/L+0.01mol×27g/mol+0.01mol×18g/mol=2.37g，等于樣品的質量，故該晶體不含結晶水，晶體中n（SO₄^2-）：n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.02mol：0.01mol：0.01mol=2：1：1，故該晶體為NH₄Al（SO₄）₂，
往該鹽的水溶液中滴加氫氧化鋇溶液時，NH₄Al（SO₄）₂與氫氧化鋇按物質的量1：2反應時生成沉淀質量達到最大值，反應離子方程式為：Al³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃．H₂O，
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂；Al³⁺+NH₄⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-=Al（OH）₃↓+2BaSO₄↓+NH₃．H₂O．

點評 本題考查結構性質位置關系應用、無機物推斷等，側重考查學生分析推理能力、知識遷移運用能力，（6）中關鍵是根據反應判斷溶液中含有的離子，難度中等．