Question

14．A、B、D、R、Q五种短周期主族元素，其原子序数依次增大，其中A原子核内无中子，B与D同周期，R与Q同周期，A与R同主族，D与Q同主族，D元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，B元素的最高正价和最低负价代数和为2．请用对应的化学用语回答下列问题：
（1）Q元素位于元素周期表中第三周期VIA族．
（2）D、R、Q三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是S^2-＞O^2-＞Na⁺（用离子符号表示）．
（3）由A、B两种元素以原子个数比为5：1形成的离子化合物X，X的电子式为．
（4）由A、B元素形成的A₂B₄可以与O₂、KOH溶液形成原电池，该原电池负极的电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．
（5）由A、D、R、Q四种元素形成的化合物Y（RAQD₃）（已知A₂QD₃的Ka₁=1.2×10^-2、Ka₂=6.3×10^-8），则Y溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（Na²⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；室温下，向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c（AQD₃^-）=c（QD₃^2-），则此时溶液呈碱性（填“酸性”、“碱性”或“中性”）
（6）Fe与D元素可形成Fe₂D₃、Fe₃D₄等化合物．向5.2g Fe₂D₃、Fe₃D₄、Cu的混合中加入0.5mol/L的硫酸溶液140mL时，固体恰好完全溶解，所得溶液中不含Fe³⁺．若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为1.12g．

Answer 1

分析 A、B、D、R、Q五种短周期主族元素，其原子序数依次增大，其中A原子核内无中子，则A为H元素；D元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故D为O元素；D与Q同主族，则Q为S元素；B与D同周期，B元素的最高正价和最低负价代数和为2，则B为N元素；R与Q同周期，A与R同主族，则R为Na，据此解答．

解答 解：A、B、D、R、Q五种短周期主族元素，其原子序数依次增大，其中A原子核内无中子，则A为H元素；D元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故D为O元素；D与Q同主族，则Q为S元素；B与D同周期，B元素的最高正价和最低负价代数和为2，则B为N元素；R与Q同周期，A与R同主族，则R为Na．
（1）Q为S元素，位于元素周期表中第三周期VIA族，故答案为：三、VIA；
（2）电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大，故离子半径：S^2-＞O^2-＞Na⁺，故答案为：S^2-＞O^2-＞Na⁺；
（3）由H、N两种元素以原子个数比为5：1形成的离子化合物X为NH₄H，电子式为，故答案为：；
（4）由H、N元素形成的N₂H₄可以与O₂、KOH溶液形成原电池，负极发生氧化反应，N₂H₄在负极失去电子，碱性条件下生成氮气与水，负极电极反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（5）H₂SO₃的Ka₁=1.2×10^-2、Ka₂=6.3×10^-8，HSO₃^-的水解平衡常数为$\frac{1{0}^{-14}}{1.2×1{0}^{-2}}$=8.3×10^-13，则NaHSO₃溶液中HSO₃^-的电离程度大于其水解程度，溶液呈酸性，且氢离子源于水的电离、亚硫酸氢根电离，溶液中离子浓度：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
室温下，向NaHSO₃溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c（HSO₃^-）=c（SO₃^2-），由Ka₂=$\frac{（S{{O}_{3}}^{2-}）×c（{H}^{+}）}{c（HS{{O}_{3}}^{-}）}$=6.3×10^-8，则溶液中c（H⁺）=6.3×10^-8＜10^-7，溶液呈碱性，
故答案为：c（Na²⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；碱性；
（6）Fe₂O₃、Fe₃O₄、Cu的混合物中加入硫酸溶液中，固体恰好完全溶解，所得溶液中不含Fe³⁺，溶液中溶质为CuSO₄、FeSO₄，硫酸中H元素与混合物中O元素结合守恒水，由水的分子式H₂O可知，故n（O）=n（H₂SO₄）=0.14L×0.5mol/L=0.07mol，若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为氧化物中氧元素的质量，所以固体减少的质量为0.07mol×16g/mol=1.12g，
故答案为：1.12．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，推断元素是解题关键，（5）中离子浓度大小判断、溶液酸碱性判断需要利用平衡常数进行计算，（6）中注意利用守恒法计算解答，综合考查学生分析能力、逻辑推理能力及对知识的迁移运用，需要学生具备扎实的基础，难度中等．