Question

11．A、B、C、D、E、F六种元素为原子序数依次增大的短周期元素．A为原子半径最小的元素，A和B可形成4原子10电子的分子X；C的最外层电子数是内层的3倍； D原子的最外层电子数是最内层电子数的一半；E是地壳中含量最多的金属元素；F元素的最高正价与最低负价代数和为6．请回答下列问题：
（1）B、C、D、E、F五种元素原子半径由大到小的顺序是Na＞Al＞Cl＞N＞O．
（2）A和C按原子个数比1：l形成4原子分子Y，则Y的结构式是H-O-O-H．
（3）分子X的电子式是；D可以在液态X中发生类似于与A₂C的反应，写出反应的化学方程式2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑．
（4）E的单质可溶于A、C、D形成的化合物Z的水溶液中．拉曼光谱证实此反应生成的阴离子主要以E（CA）₄^-的形式存在，写出E溶于Z溶液的离子方程式：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑．
（5）工业品Z的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯．电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示．
①该电解槽的阳极反应式是4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．若电路中转移0.2mol电子，该极得到1.12升气体（标况）．
②通电开始后，阴极附近溶液pH增大（“增大”、“减小”或”不变”）．
③除去杂质后的Z溶液从液体出口B（填写“A”或“B”）导出．
（6）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法．已知：
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ/mol
CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ/mol
CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的热化学方程式为CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F六种元素为原子序数依次增大的短周期元素，A为原子半径最小的元素，则A为H元素；A和B可形成4原子10电子的分子X，则B为N元素，X为NH₃；C的最外层电子数是内层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素； D原子的最外层电子数是最内层电子数的一半，则最外层电子数为1，处于IA族，原子序数大于氧，故D为Na；E是地壳中含量最多的金属元素，则E为Al；F元素的最高正价与最低负价代数和为6，最外层电子数为7，原子序数大于Al，故F为Cl．
（1）同周期随原子序数增大原子半径减小，电子层越多原子半径越大；
（2）A和C按原子个数比1：l形成4原子分子Y为H₂O₂，分子中氧原子之间形成1对共用电子对，氧原子与氢原子之间形成1对共用电子对；
（3）分子X为NH₃，Na可以在液态NH₃中发生类似于与H₂O的反应，类比Na与水的反应可知，反应生成NaNH₂、H₂；
（4）A、C、D形成的化合物Z为NaOH，Al溶液氢氧化钠水溶液中生成的阴离子主要以Al（OH）₄^-的形式存在，反应生成NaAl（OH）₄与H₂；
（5）①阳极发生氧化反应，氢氧根离子放电生成氧气与水，阳极电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根据的电极反应式计算生成氧气物质的量，再根据V=nV_m计算氧气体积；
②通电开始后，阴极发生反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，阴极区域氢离子浓度降低；
③钠离子通过阳离子交换膜加入右室，右室最终得到NaOH；
（6）根据盖斯定律，已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也进行相应的计算．

解答 解：A、B、C、D、E、F六种元素为原子序数依次增大的短周期元素，A为原子半径最小的元素，则A为H元素；A和B可形成4原子10电子的分子X，则B为N元素，X为NH₃；C的最外层电子数是内层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故C为O元素； D原子的最外层电子数是最内层电子数的一半，则最外层电子数为1，处于IA族，原子序数大于氧，故D为Na；E是地壳中含量最多的金属元素，则E为Al；F元素的最高正价与最低负价代数和为6，最外层电子数为7，原子序数大于Al，故F为Cl．
（1）同周期随原子序数增大原子半径减小，电子层越多原子半径越大，故原子半径：Na＞Al＞Cl＞N＞O，
故答案为：Na＞Al＞Cl＞N＞O；
（2）A和C按原子个数比1：l形成4原子分子Y为H₂O₂，分子中氧原子之间形成1对共用电子对，氧原子与氢原子之间形成1对共用电子对，故其结构式为：H-O-O-H，
故答案为：H-O-O-H；
（3）分子X为NH₃，电子式是；Na可以在液态NH₃中发生类似于与H₂O的反应，类比可知该反应的化学方程式为：2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑，
故答案为：；2Na+2NH₃=2NaNH₂+H₂↑；
（4）A、C、D形成的化合物Z为NaOH，Al溶液氢氧化钠水溶液中生成的阴离子主要以Al（OH）₄^-的形式存在，该反应离子方程式为：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑；
（5）①阳极发生氧化反应，氢氧根离子放电生成氧气与水，阳极电极反应式为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，若电路中转移0.2mol电子，阳极得到氧气为$\frac{0.2mol}{4}$=0.05mol，氧气体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；1.12；
②通电开始后，阴极发生反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，氢离子浓度降低，附近溶液pH增大，
故答案为：增大；
③钠离子通过阳离子交换膜加入右室，除去杂质后的NaOH溶液从液体出口B导出，
故答案为：B；
（6）已知：①CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ/mol
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ/mol
根据盖斯定律，①×2-②得：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ/mol．

点评 本题考查结构位置性质综合应用，题目比较综合，涉及原子半径比较、电子式、结构式、电解原理及应用、热化学方程式书写等，关键是明确元素种类，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．