Question

4．X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．X元素一種原子核無中子．Y兩元素最高正價與最低負價之和均為0；Q與X同主族；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素．
（1）R在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族．五種元素原子序數(shù)由大到小的順序是（寫元素符號）Na＞Al＞C＞O＞H．
（2）用原子結構解釋Q和R得金屬性強弱的原因原子半徑遞增，失電子能力增減弱．
（3）由以上某些元素組成的化合物A、B、C、D有如下轉化關系：其中，C是溶于水顯酸性的氣體；D是淡黃色固體．
A$?_{D}^{C}$B（在水溶液中進行）
①如果A、B均由三種元素組成，B為兩性不溶物，則A的化學式為NaAlO₂．由A轉變成B的化學方程式為NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃．
②如果A由三種元素組成，B由四種元素組成，A、B溶液均顯堿性．用離子方程式表示A溶液顯堿性的原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；A、B濃度均為0.1mol/L的混合溶液中，離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；；
（4）X和Z按原子個數(shù)比1：1組成的化合物甲，是一種“綠色”氧化劑．
①甲中所含共價鍵類型是極性共價鍵和非極性共價鍵．
②空氣陰極法電解制備甲的裝置如圖所示．在堿性溶液中，利用空氣中的氧氣還原得到甲和稀堿的溶液．圖中直流電源的a是正極，陰極的電極反應式是O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-．

Answer 1

分析 X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．X、Y兩元素最高正價與最低負價之和均為0，且Q與X同主族，則X、Q處于ⅠA族，Y處于ⅣA族，故X為氫元素，Q為Na元素，Y為碳元素；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素，則Z為氧元素、R為Al元素，據(jù)此答題．

解答 解：X、Y、Z、Q、R是五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．X、Y兩元素最高正價與最低負價之和均為0，且Q與X同主族，則X、Q處于ⅠA族，Y處于ⅣA族，故X為氫元素，Q為Na元素，Y為碳元素；Z、R分別是地殼中含量最高的非金屬元素和金屬元素，則Z為氧元素、R為Al元素，
（1）R為Al元素，位于周期表中第三周期第ⅢA族，同周期自左而右原子半徑減小，電子層越多原子半徑越大，故原子半徑Na＞Al＞C＞O＞H，
故答案為：第三周期第ⅢA族；Na＞Al＞C＞O＞H；
（2）Q為Na元素，R為Al元素，鈉元素的金屬性強于鋁元素，因為同周期元素原子電子層數(shù)相同，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑遞減，失電子能力減弱，金屬性減弱，
故答案為：原子半徑遞增，失電子能力增減弱；
（3）由以上某些元素組成的化合物A、B、C、D有如下轉化關系：A$?_{D}^{C}$B（在水溶液中進行），其中，C是溶于水顯酸性的氣體，則C為CO₂，D是淡黃色固體則D為Na₂O₂，
①如果A、B均由三種元素組成，B為兩性不溶物，則B是Al（OH）₃，D是過氧化鈉、C是二氧化碳，則A是偏鋁酸鈉，其化學式為NaAlO₂，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁和碳酸根離子或碳酸氫根離子，反應方程式為：NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃，
故答案為：NaAlO₂；NaAlO₂+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃+NaHCO₃或2NaAlO₂+3H₂O+CO₂=2 Al（OH）₃+Na₂CO₃；
②如果A由三種元素組成，B由四種元素組成，A、B溶液均顯堿性，結合轉化關系可知，A為碳酸鈉、B為碳酸氫鈉，溶液中碳酸根水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，破壞水的電離平衡，溶液呈堿性；在碳酸鈉、碳酸氫鈉均為0.1mol•L^-1的混合溶液中，鈉離子濃度最大，碳酸根、碳酸氫根水解，溶液呈堿性，碳酸根的水解程度大于碳酸氫根，故離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；c （Na⁺）＞c （HCO₃^-）＞c （CO₃^2-）＞c （OH^-）＞c （H⁺）；
（4）X和Z按原子個數(shù)比1：1組成的化合物甲為H₂O₂，
①H₂O₂中所含共價鍵類型是極性共價鍵和非極性共價鍵，故答案為：極性共價鍵和非極性共價鍵；
②在堿性溶液中，利用空氣中的氧氣還原得到H₂O₂，應該在電解池的陰極發(fā)生，電極反應式為O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-，所以電源的a極為正極，b極為負極，
故答案為：正；O₂+2e^-+2H₂O=H₂O₂+2OH^-．

點評 本題考查結構性質(zhì)位置關系、常用化學用語、無機推斷、鹽類水解等，難度中等，元素推斷是解題的關鍵，答題時注意基礎知識的靈活運用．