Question

X、Y、Z、U、V、W、R七種短周期元素原子序數(shù)依次增大，且X和Y同周期，X的低價(jià)氧化物與Y單質(zhì)分子的電子總數(shù)相等；Z、V、W的最高價(jià)氧化物的水化物兩兩相互反應(yīng)．根據(jù)以上信息填空：
（1）V原子的結(jié)構(gòu)示意圖

 

；Y的氣態(tài)氫化物電子式為

 

．
（2）Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的稀溶液與U的單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，Y被還原到最低價(jià)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L X的最高價(jià)氧化物通入200mL 2mol/L Z的碳酸正鹽溶液中，充分反應(yīng)后，所得溶液中離子濃度由大到小順序是

 

．
（4）常溫下R單質(zhì)與Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（5）Z、W構(gòu)成的高能電池（Na₂O和Al₂O₃為電解質(zhì)）在320℃左右發(fā)生的電池反應(yīng)為2Z+aW═Z₂W_a，正極的電極反應(yīng)式為

 

．與鉛蓄電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，該電池的理論放電量是鉛蓄電池的

 

倍．

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：X、Y、Z、U、V、W、R是7種短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，且X和Y同周期，X的低價(jià)氧化物與Y單質(zhì)分子的電子總數(shù)相等，則X為C元素，Y為N元素；Z、V、W的最高價(jià)氧化物的水化物兩兩相互反應(yīng)，又最高價(jià)氧化物的水化物不是酸就是堿，則Z、V、W的最高價(jià)氧化物的水化物中必定有個(gè)顯兩性，故只有氫氧化鋁顯兩性，又X、Y、Z、U、V、W、R是7種短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，故Z為Na元素，V為Al元素，W為S元素；再根據(jù)X、Y、Z、U、V、W、R是7種短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，則U為Mg元素，R為Cl元素?fù)?jù)此解答．

解答： 解：X、Y、Z、U、V、W、R是7種短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，且X和Y同周期，X的低價(jià)氧化物與Y單質(zhì)分子的電子總數(shù)相等，則X為C元素，Y為N元素；Z、V、W的最高價(jià)氧化物的水化物兩兩相互反應(yīng)，又最高價(jià)氧化物的水化物不是酸就是堿，則Z、V、W的最高價(jià)氧化物的水化物中必定有個(gè)顯兩性，故只有氫氧化鋁顯兩性，又X、Y、Z、U、V、W、R是7種短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，故Z為Na元素，V為Al元素，W為S元素；再根據(jù)X、Y、Z、U、V、W、R是7種短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大，則U為Mg元素，R為Cl元素?fù)?jù)此解答．
（1）根據(jù)以上分析V原子的結(jié)構(gòu)示意圖即鋁元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，氮元素位于元素周期表中第二周期，第ⅤA族，最外層有5個(gè)電子，其氣態(tài)氫化物原子間通過共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵，所以其電子式為：，故答案為：；．
（2）N的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的稀溶液與Mg的單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，即氮的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為硝酸，又N被還原到最低價(jià)，則反應(yīng)方程式為：4Mg+10HNO₃=4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，故答案：4Mg+10HNO₃=4Mg（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O
（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L C的最高價(jià)氧化物通入200mL 2mol/L Na的碳酸正鹽溶液中，反應(yīng)為CO₂+Na₂CO₃+H₂O=2NaHCO₃則根據(jù)方程式發(fā)現(xiàn)碳酸鈉過量0.2mol，生成碳酸氫鈉0.4mol，所得溶液中碳酸鈉0.2mol和碳酸氫鈉0.4mol，碳酸根離子和碳酸氫根離子水解而使溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸鈉0.2mol和碳酸氫鈉0.4mol，所以c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），鈉離子不水解，離子濃度最大，所以離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（4）常溫下R單質(zhì)與Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物反應(yīng)的離子方程式，即Cl₂與NaOH的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O
（5）由方程式可知反應(yīng)中Na被氧化，應(yīng)為原電池負(fù)極反應(yīng)，電極方程式為Na-e?=Na⁺，S化合價(jià)降低，被還原，為原電池正極反應(yīng)，電極方程式為aS+2e?→S_a²?；鈉高能電池中負(fù)極為鈉，有23g鈉消耗釋放1mol e^-，則207g鈉消耗時(shí)轉(zhuǎn)移

207

23

mol=9mol e^-，鉛蓄電池的電極反應(yīng)為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O，鉛蓄電池中鉛是負(fù)極，207g鉛消耗時(shí)轉(zhuǎn)移 2mol e^-，故鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的：9÷2=4.5 倍；
故答案：aS+2e?→S_a^2-；4.5 倍

點(diǎn)評(píng)：本題以無機(jī)推斷為載體考查了化學(xué)用語、方程式、離子濃度的比較以及原電池原理等知識(shí)點(diǎn)，明確原電池正負(fù)極上得失電子及反應(yīng)類型是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，正確推斷物質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是離子濃度大小的比較，難度中等．