Question

10．已知A，B，C，D四種短周期元素的原子序數依次增大，B的核電荷數是A、D核電荷數之和的$\frac{2}{3}$倍，A能分別與B、C、D形成電子總數相等的分子X、Y、Z．請回答下列問題：
（1）A、C兩元素的名稱分別是：A氫，C氮
（2）B元素在周期表中的位置是第二周期、ⅣA族，D元素原子的結構示意圖為．
（3）化合物BD₂的電子式為，Y的結構式為．
（4）Y與C的最高正價氧化物的水化物剛好完全反應時，其生成物的化學式為NH₄NO₃，所含的化學鍵類型是離子．（填“離子”或“共價”化合物）
（5）用X、D₂、NaOH溶液和鉑（Pt）電極，可設計出一種燃料電池，則該燃料電池負極反應為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正極反應為O₂+H₂O+4e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 A、B、C、D四種短周期元素的原子序數依次增大，B的核電荷數是A、D核電荷數之和的$\frac{2}{3}$倍，結合原子序數可知，B處于第二周期，且處于偶數族，A能分別與B、C、D形成電子總數相等的分子X、Y、Z，考慮為氫化物，X為H元素，可推知B為C元素、C為N元素，D為O元素，X、Y、Z分別為CH₄、NH₃、H₂O，以此解答該題．

解答 解：A、B、C、D四種短周期元素的原子序數依次增大，B的核電荷數是A、D核電荷數之和的$\frac{2}{3}$倍，結合原子序數可知，B處于第二周期，且處于偶數族，A能分別與B、C、D形成電子總數相等的分子X、Y、Z，考慮為氫化物，X為H元素，可推知B為C元素、C為N元素，D為O元素，X、Y、Z分別為CH₄、NH₃、H₂O，
（1）由以上分析可知A為氫元素，C為氮元素，故答案為：氫；氮；
（2）B為C元素，位于周期表第二周期、ⅣA族，D為O元素，原子核外有2個電子層，最外層電子數為6，原子結構示意圖為，
故答案為：第二周期、ⅣA族；；
（3）化合物CO₂的電子式為，Y為NH₃，結構式為，故答案為：；；
（4）Y與C的最高正價氧化物的水化物分別為NH₃、HNO₃，而剛好完全反應時，其生成物的化學式為NH₄NO₃，為離子化合物，
故答案為：NH₄NO₃；離子；
（5）甲烷燃料電池中，負極上投放燃料甲烷的電極是負極，負極上失電子發生氧化反應，電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正極反應為O₂+H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；O₂+H₂O+4e^-=4OH^-．

點評 本題考查結構性質位置關系、原電池等，題目比較綜合，推斷元素是解題關鍵，本題難點是元素的推斷，需要學生熟練掌握基礎知識，難度中等．