Question

有A、B、C、D、E五種短周期元素，其元素特征信息如下表

編號	元素特征信息
A	其單質是密度最小的物質．
B	陰離子帶兩個單位負電荷，單質是空氣的主要成分之一．
C	其陽離子與B的陰離子有相同的電子層結構，且與B可以形成兩種離子化合物．
D	其氫氧化物和氧化物都有兩性，與C同周期
E	與C同周期，原子半徑在該周期最小[

（1）A、B、C形成的化合物的電子式為

 

，其中含有的化學鍵類型是

 

．
（2）B、C、D的簡單離子半徑由大到小的順序是（用離子符號表示）

 

．
（3）①E單質與A、B、C形成的化合物反應的化學方程式為：

 

；
②D單質與A、B、C形成的化合物的水溶液反應的離子方程式為：

 

；
③B、C元素形成的兩種化合物分別與A₂B反應的離子方程式：

 

，

 

．
（4）實驗研究發(fā)現(xiàn)，硝酸發(fā)生氧化還原反應時，硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低．現(xiàn)有一定量D的粉末和元素周期表中26號元素F的粉末的混合物與一定體積某濃度的稀硝酸充分反應，反應過程中無氣體放出．在反應結束后的溶液中，逐
滴加入5mol?L^-1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積（mL）與產生的沉淀的物質的量關系如下圖所示．請計算：

（1）寫出F單質在B單質中燃燒的產物與D單質反應的化學方程式

 

（2）B與A的差值為：

 

mol．
（3）C點對應的溶液體積為：

 

mL．
（4）原硝酸溶液中含硝酸的物質的量為

 

mol．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：A、B、C、D、E短周期五種元素．A是其單質是密度最小的物質，則A為氫元素；B的陰離子帶兩個單位的負電荷，單質是空氣主要成分之一，則B為氧元素；B為氧元素，B的陰離子為O^2-，C的陽離子與B的陰離子具有相同的電子層結構，則C原子有3個電子層，且與B可以形成兩種離子化合物，則C為Na元素；D的氫氧化物和氧化物都有兩性，且與C同周期，則D為鋁元素；E與C同周期，其原子半徑在該周期最小，則E為氯元素．
（1）A、B、C形成的化合物為氫氧化鈉，為離子化合物，陰離子帶電荷且用“[]”，在右上角報上所帶的電荷數(shù)，據(jù)此書寫電子式，該化合物含有離子鍵、共價鍵；
（2）B、C、D的簡單離子分別為O^2-、Na⁺、Al³⁺，根據(jù)同層核大徑小判斷；
（3）①為氯氣和堿的反應；②為鋁和堿的反應；③氧化鈉、過氧化鈉和水的反應；
（4）通過題意，反應始終沒有氣體生成，可以得出不會有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低，可以推測N元素由+5變成了-3價，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，再生成沉淀，當沉淀完全后由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應，
（1）26號元素F為鐵元素，在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，與鋁發(fā)生鋁熱反應；
（2）可根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O．得出Al（OH）₃的物質的量；
（3）沉淀的總量可根據(jù)NH₄⁺的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺）=（94-88）×10^-3L×5mol/L=0.03 mol，根據(jù)氧化還原反應，N元素由+5價變?yōu)?3價，而金屬都由0價變?yōu)?3價，可以運用電子守恒得出金屬的物質的量，進而計算C點消耗NaOH的體積；
（4）根據(jù)N元素守恒計算硝酸的物質的量；

解答： 解：A、B、C、D、E短周期五種元素．A是其單質是密度最小的物質，則A為氫元素；B的陰離子帶兩個單位的負電荷，單質是空氣主要成分之一，則B為氧元素；B為氧元素，B的陰離子為O^2-，C的陽離子與B的陰離子具有相同的電子層結構，則C原子有3個電子層，且與B可以形成兩種離子化合物，則C為Na元素；D的氫氧化物和氧化物都有兩性，且與C同周期，則D為鋁元素；E與C同周期，其原子半徑在該周期最小，則E為氯元素，
（1）H、O、Na組成的化合物M為NaOH，其電子式為，含有鈉離子、氫氧根離子間的離子鍵，含有氫和氧之間的共價鍵，
故答案為：；離子鍵、共價鍵；
（2）B、C、D的簡單離子分別為O^2-、Na⁺、Al³⁺，核外電子層結構相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，所以O^2-＞Na⁺＞Al³⁺，
故答案為：O^2-＞Na⁺＞Al³⁺；
（3）①E單質是氯氣，A、B、C形成的化合物是氫氧化鈉，氯氣和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應方程式為Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O，
故答案為：Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；
②D的單質是Al，A、B、C形成的化合物是氫氧化鈉，鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，離子反應方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑；
③B和C形成的化合物是氧化鈉和過氧化鈉，A₂B是水，過氧化鈉和氧化鈉分別和水反應都生成氫氧化鈉，反應方程式分別是：2Na₂O₂+2H₂O═4 NaOH+O₂↑，Na₂O+H₂O═2NaOH，離子反應方程式分別是：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑；Na₂O+H₂O═2Na⁺+2OH^-，
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O═4Na⁺+4OH^-+O₂↑；Na₂O+H₂O═2Na⁺+2OH^-；
（4）通過題意，反應始終沒有氣體生成，可以得出不會有氮的氧化物生成，又有硝酸的濃度越稀，對應還原產物中氮元素的化合價越低，可以推測N元素由+5變成了-3價，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，再生成沉淀，當沉淀完全后由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可得與NH₄⁺發(fā)生了反應，
（1）鋁粉和四氧化三鐵反應生成氧化鋁和鐵，反應的化學方程式為：8Al+3Fe₃O₄

高溫  .

9Fe+4Al₂O₃，
故答案為：8Al+3Fe₃O₄

高溫  .

9Fe+4Al₂O₃；
（2）可根據(jù)Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物質的量為：（104-94）×10^-3L×5mol/L=0.05 mol，
故答案為：0.05；
（3）沉淀的總量可根據(jù)NH₄⁺的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O 得出n（NH₄⁺）=（94-88）×10^-3L×5mol/L=0.03 mol，根據(jù)氧化還原反應，N元素由+5價變?yōu)?3價，而金屬都由0價變?yōu)?3價，可以運用電子守恒得出金屬的物質的量為0.03mol×8÷3=0.08 mol，所以CD段消耗NaOH的體積為：

0.08mol×3

5mol/L

=0.048L=48mL，
在D點氫氧化鈉與硝酸、鋁鐵離子的反應，可計算得出C點氫氧化鈉溶液的體積為88mL-48mL=40mL，
故答案為：40；
（4）根據(jù)N元素守恒，可知：
n（HNO₃）=n（H+）+2n（NH₄NO₃）+3n（Fe（NO₃）₃）+3n（Al（NO₃）₃）=0.04L×5mol/L+2×0.03mol+3×0.08mol=0.5mol，
故答案為：0.5；

點評：本題考查了元素位置結構的關系、混合物的計算，注意從原子結構來確定元素種類，明確離子半徑大小的比較方法，注意根據(jù)圖象判斷各階段反應的情況，由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應先與硝酸反應，再生成沉淀，當沉淀完全后由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，注意從質量守恒的角度結合反應的關系式計算，題目難度較大．