Question

14．A、B、C、D、E、F六種短周期主族元素，它們的原子序數依次增大．已知：A是原子半徑最小的元素，B元素原子的最外層電子數是內層電子數的2倍，C元素的最高價氧化物對應的水化物與其氫化物反應能生成鹽，D與E同主族，E元素原子的最外層電子數比次外層電子數少2．請回答：
（1）C的原子結構示意圖為．
（2）元素D的單質與金屬鈉反應生成的化合物可作潛水面具中的供氧劑，這種化合物與水反應的離子方程式為2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑．
（3）D和E兩種元素相比較，其原子得電子能力較強的是氧（寫名稱）．
以下說法中，可以證明上述結論的是bc （填寫編號）．
a．比較這兩種元素的常見單質的沸點
b．二者形成的化合物中，D元素的原子顯負價
c．比較這兩種元素的氣態氫化物的穩定性
d．比較這兩種元素氫化物的水溶液的酸性
（4）元素A、D、E與鈉元素可形成兩種酸式鹽（均含有該四種元素），這兩種酸式鹽在水溶液中反應的離子方程式是H⁺+HSO₃^2-═SO₂↑+H₂O．
（5）由元素A、B、D組成的一元酸X為日常生活中的調味劑，元素A、F組成的化合物為Y．在等體積、等pH的X、Y的溶液中分別加入等質量的鋅粉，反應后若最后僅有一份溶液中存在鋅粉，則反應過程中兩溶液中反應速率的大小關系是：X＞Y（選填“＞”“=”或“＜”）．
（6）元素F的單質常溫下是一種氣體，工業上主要是通過電解其鈉鹽的飽和溶液的方法獲得該氣體，假定裝入的飽和溶液為100mL（電解前后溶液體積變化可忽略），當測得陰極上產生11.2mL（標準狀況）氣體時停止通電，將溶液搖勻，此時溶液的pH為12．

Answer 1

分析 原子半徑最小的元素是氫；最外層電子數是次外層電子數的2倍，B元素是碳；題意說明C元素的氫化物溶液為堿性，故是氮元素；E元素為第3周期元素，故其最外層電子數為6，所以D、E是氧、硫，則F是氯；
（1）C是N元素，其原子核內有7個質子、核外有7個電子；
（2）D元素單質與鈉反應生成的化合物可以作潛水面具中的供氧劑，為過氧化鈉，過氧化鈉和水反應生成氫氧化鈉和氧氣；
（3）元素的非金屬性越強，其形成的化合物中顯負化合價，其氫化物的穩定性越強，其最高價氧化物的水化物酸性越強；
（4）A、D、E與鈉元素可形成兩種酸式鹽（均含有該四種元素），這兩種酸式鹽分別是硫酸氫鈉和亞硫酸氫鈉，二者反應生成二氧化硫和水；
（5）由元素A、B、D組成的一元酸X為日常生活中的調味劑，元素A、F組成的化合物為Y，X為醋酸、Y為HCl，pH相等的這兩種酸中，醋酸濃度大于鹽酸，且反應過程中醋酸繼續電離出氫離子，反應速率與氫離子濃度成正比；
（6）工業上用電解飽和食鹽水的方法制取氯氣，陰極上生成氫氣、陽極上生成氯氣，根據氫氣與氫氧根離子之間的關系式計算氫氧根離子濃度，再根據離子積常數計算氫離子濃度，從而計算溶液的pH．

解答 解：原子半徑最小的元素是氫；最外層電子數是次外層電子數的2倍，B元素是碳；題意說明C元素的氫化物溶液為堿性，故是氮元素；E元素為第3周期元素，故其最外層電子數為6，所以D、E是氧、硫，則F是氯．

（1）C是N元素，其原子核內有7個質子、核外有7個電子，其原子結構示意圖為，故答案為：；
（2）D元素單質與鈉反應生成的化合物可以作潛水面具中的供氧劑，為過氧化鈉，過氧化鈉和水反應生成氫氧化鈉和氧氣，離子方程式為2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑，故答案為：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑；
（3）這兩種元素分別O、S元素，非金屬性較強的是O元素，
a．氧、硫同主族，故氧的非金屬性比硫強．沸點是物質的物理性質，不能作為判斷非金屬性強弱的依據，故a錯誤；
b．S、O形成的化合物中，共用電子對偏向非金屬性強的元素，故b正確；
c．氫化物的穩定性可以作為判斷非金屬性強弱的依據，而其水溶液酸性強弱不能作為判斷非金屬性強弱的依據，故c正確；
d．非金屬性強弱與其氫化物水溶液酸性強弱無關，故d錯誤；
故答案為：氧；b、c；
（4）A、D、E與鈉元素可形成兩種酸式鹽（均含有該四種元素），這兩種酸式鹽分別是硫酸氫鈉和亞硫酸氫鈉，二者反應生成二氧化硫和水，離子方程式為H⁺+HSO₃^2-═SO₂↑+H₂O，
故答案為：H⁺+HSO₃^2-═SO₂↑+H₂O；
（5）由元素A、B、D組成的一元酸X為日常生活中的調味劑，元素A、F組成的化合物為Y，X為醋酸、Y為HCl，pH相等的這兩種酸中，醋酸濃度大于鹽酸，且反應過程中醋酸繼續電離出氫離子，反應速率與氫離子濃度成正比，所以反應過程中醋酸中氫離子濃度大于HCl，則醋酸反應快，
故答案為：＞；
（6）電解NaCl溶液：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，故產生OH^-的物質的量：n（OH^-）=2n（H₂）=$\frac{（11.2×1{0}^{-3}）L}{22.4L/mol}$×2=10^-3mol，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-3}mol}{0.1L}$=10^-2mol•L^-1，根據水的離子積常數，可知c（H⁺）=10^-12mol•L^-1，pH=12，
故答案為：12．

點評 本題考查位置結構性質相互關系及運用，為高頻考點，明確原子結構、元素周期表結構、電解原理、弱電解質電離、元素周期律等知識點是解本題關鍵，綜合性較強，難點是（6）的pH計算，題目難度不大．