Question

11．有八種短周期主族元素x、y、z、d、e、f、g、h，其中x、y、d、f隨著原子序數(shù)的遞增，其原子半徑的相對大小、最高正價或最低負價的變化如圖1所示．z、e、g、h的最高價氧化物對應(yīng)水化物溶液（濃度均為0.01mol•L^-1）的pH與原子序數(shù)的關(guān)系如圖2所示．

根據(jù)上述信息進行判斷，并回答下列問題：
（1）h在元素周期表中的位置是第三周期第ⅦA族．
（2）比較f、g、h常見離子的半徑大小S^2-＞Cl^-＞Al³⁺（用離子符號表示）；e、f 的最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性較強的是NaOH（用化學式表示）．
（3）下列可作為比較f和Mg金屬性強弱的依據(jù)是bc．
a．測兩種元素單質(zhì)的硬度和熔、沸點
b．測等濃度相應(yīng)氯化物水溶液的pH
c．比較單質(zhì)與同濃度鹽酸反應(yīng)的劇烈程度
d．比較兩種元素在化合物中化合價的高低
（4）上述元素任選三種組成六原子共價化合物，寫出其化學式HClO₄、H₂CO₃、H₂SO₃等（寫一個即可）．
（5）據(jù)報道，最近意大利科學家獲得了極具研究價值的z₄，其分子結(jié)構(gòu)與白磷分子的正四面體結(jié)構(gòu)相似．已知斷裂1mol z-z鍵吸收167kJ熱量，生成1mol Z≡Z鍵放出942kJ熱量，請寫出z₄氣體在一定條件下生成z₂氣體反應(yīng)的熱化學方程式N₄（g）=2N₂（g）△H=-882kJ/mol．
（6）由上述元素中的y、z、e組成的某劇毒化合物eyz不慎泄露時，消防人員通常采用噴灑過氧化氫溶液的方式處理，以較少污染．反應(yīng)生成一種酸式鹽和一種氣體，二者溶于水均呈堿性，該反應(yīng)的化學方程式為NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃↑．已知eyz含有z₂分子中類似的化學鍵，寫出化合物eyz的電子式．

Answer 1

分析 從圖中的化合價、原子半徑的大小及原子序數(shù)，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，f是Al元素，z、e、g、h的最高價氧化物對應(yīng)水化物溶液濃度均為0.01mol•L^-1，e的pH為12，為一元強堿，則e是Na元素，z、h的pH均為2，為一元強酸，則z為N元素、h為Cl元素；g的pH小于2，則g的為二元強酸，故g為S元素．
（1）主族元素周期數(shù)=電子層數(shù)、主族族序數(shù)=最外層電子數(shù)；
（2）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，離子電子層越多離子半徑越大；
金屬性越強，最高價氧化物水化物的堿性越強；
（3）a．單質(zhì)的硬度和熔、沸點，屬于物理性質(zhì)，不能比較金屬強弱；
b．溶液pH越小，水解程度越大，對應(yīng)元素的金屬性越弱；
c．金屬性越強，單質(zhì)與同濃度鹽酸反應(yīng)越劇烈；
d．金屬性強弱與失去電子數(shù)目無關(guān)，與得失電子難易有關(guān)；
（4）任三種組成六原子共價化合物有HClO₄、H₂CO₃、H₂SO₃等；
（5）N₄氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂氣體先破壞N₄分子N-N鍵吸收能量，再生成N₂分子形成N≡N鍵放出能量，注意一個N₄分子中含有6個N-N鍵，計算能量的變化，注明聚集狀態(tài)、反應(yīng)熱書寫熱化學方程式；
（6）化合物NaCN不慎泄露時，通常采用噴灑過氧化氫溶液的方式處理，以較少污染．反應(yīng)生成一種酸式鹽和一種氣體，二者溶于水均呈堿性，應(yīng)生成NaHCO₃、NH₃；
NaCN由Na⁺、CN^-構(gòu)成，含有N₂分子中類似的化學鍵，則CN^-中存在三鍵．

解答 解：從圖中的化合價、原子半徑的大小及原子序數(shù)，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，f是Al元素，z、e、g、h的最高價氧化物對應(yīng)水化物溶液濃度均為0.01mol•L^-1，e的pH為12，為一元強堿，則e是Na元素，z、h的pH均為2，為一元強酸，則z為N元素、h為Cl元素；g的pH小于2，則g的為二元強酸，故g為S元素．
（1）h為Cl元素，處于周期表中第三周期第ⅦA族，故答案為：第三周期第ⅦA族；
（2）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，離子電子層越多離子半徑越大，則離子半徑：S^2-＞Cl^-＞Al³⁺；
金屬性Na＞Al，金屬性越強，最高價氧化物水化物的堿性越強，故金屬性NaOH＞Al（OH）₃，
故答案為：S^2-＞Cl^-＞Al³⁺；NaOH；
（3）a．單質(zhì)的硬度和熔、沸點，屬于物理性質(zhì)，不能比較金屬強弱，故A錯誤；
b．溶液pH越小，金屬陽離子水解程度越大，金屬陽離子對應(yīng)的鍵越弱，則對應(yīng)元素的金屬性越弱，故b正確；
c．單質(zhì)與同濃度鹽酸反應(yīng)越劇烈，說明金屬性越強，故c正確；
d．化合物中金屬元素化合價越高，說明金屬原子失去電子越大，但金屬性強弱與失去電子數(shù)目無關(guān)，與得失電子難易有關(guān)，故d錯誤，
故選：bc；
（4）任三種組成六原子共價化合物有HClO₄、H₂CO₃、H₂SO₃等，
故答案為：HClO₄、H₂CO₃、H₂SO₃等；
（5）根據(jù)原子守恒知，一個N₄分子生成2個N₂分子，一個N₄分子中含有6個N-N鍵，破壞1molN₄分子中含有6molN-N鍵需要吸收167kJ/mol×6mol=1002kJ能量；
生成2molN≡N鍵放出942kJ/mol×2mol=1884kJ能量，所以該反應(yīng)放出1884kJ-1002kJ=882kJ能量，所以熱化學反應(yīng)方程式為N₄（g）=2N₂（g）△H=-882kJ/mol，
故答案為：N₄（g）=2N₂（g）△H=-882kJ/mol；
（6）化合物NaCN不慎泄露時，通常采用噴灑過氧化氫溶液的方式處理，以較少污染．反應(yīng)生成一種酸式鹽和一種氣體，二者溶于水均呈堿性，應(yīng)生成NaHCO₃、NH₃，反應(yīng)方程式為：NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃↑，
NaCN由Na⁺、CN^-構(gòu)成，含有N₂分子中類似的化學鍵，則CN^-中存在三鍵，NaCN電子式為：，
故答案為：NaCN+H₂O₂+H₂O=NaHCO₃+NH₃↑；．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)位置性質(zhì)關(guān)系、半徑的大小比較、元素周期律、熱化學方程式書寫、鹽類水解等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．