Question

8．甲、乙、丙、丁、戊为五种短周期元素．甲、乙、丙是原子序数依次递增且相邻的同周期元素，且最外层电子数之和为15，甲与丙可形成含有极性键的直线分子；乙与丁形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g/L，其水溶液呈碱性；戊与丙反应，能生成两种离子化合物，其中一种为淡黄色．
请回答下列问题（用推出的元素符号表示，下同）：
（1）戊离子的结构示意图为；
（2）由甲、乙、丙三种元素分别与氢能形成多种化合物，写出其中为三角锥形分子的电子式；仅由极性键形成的非极性分子的结构式为，该分子中心原子的杂化轨道类型是sp³杂化；简单氢化物的沸点最高的是H₂O．
（3）乙、丙、戊简单离子的半径由大到小的顺序是N^3-＞O^2-＞Na⁺（用离子符号表示）．
（4）一种常见的化肥是由甲、乙、丙、丁四种元素组成的离子化合物，其化学键类型有离子键和共价键，该化合物的水溶液与足量的氢氧化钠溶液共热反应的离子方程式为NH⁺₄+HCO₃^-+2OHˉ$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+2H₂O+CO₃^2-．
（5）常温下乙的一种气态氢化物与单质丙发生置换反应，反应中消耗1mol单质丙时生成1mol单质乙，同时放出热量534kJ．写出该反应的热化学方程式：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 由题给的条件可知，甲、乙、丙、丁、戊这五种短周期元素的排列，不是按原子序数依次递增排列的，其中只有甲、乙、丙三种元素是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为15，乙与丁形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g/L，可计算出该气态化合物的摩尔质量为22.4L/mol×0.76g•L^-1=17g/mol，其水溶液呈碱性，则该气体为氨气，则乙为氮元素，丁为氢元素，进而推断甲为碳元素，丙为氧元素，甲与丙可形成含有极性键的直线分子，应为二氧化碳，戊与丙反应，能生成两种离子化合物，其中一种为淡黄色，应为过氧化钠，所以戊为钠元素，结合对应单质、化合物的性质以及元素周期律知识解答该题．

解答 解：由题给的条件可知，甲、乙、丙、丁、戊这五种短周期元素的排列，不是按原子序数依次递增排列的，其中只有甲、乙、丙三种元素是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为15，乙与丁形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g/L，可计算出该气态化合物的摩尔质量为22.4L/mol×0.76g•L^-1=17g/mol，其水溶液呈碱性，则该气体为氨气，则乙为氮元素，丁为氢元素，进而推断甲为碳元素，丙为氧元素，甲与丙可形成含有极性键的直线分子，应为二氧化碳，戊与丙反应，能生成两种离子化合物，其中一种为淡黄色，应为过氧化钠，所以戊为钠元素，
（1）戊为钠元素，戊离子的结构示意图为，故答案为：；
（2）由C、N、O三种元素分别与氢能形成多种化合物，其中为三角锥形分子的应为氨气，它的电子式为，仅由极性键形成的非极性分子应为甲烷，它的结构式为 ，该分子中心原子的价层电子对数为$\frac{4+4}{2}$=4，所以碳原子的杂化轨道类型是sp³杂化，C、N、O三种元素的简单氢化物的沸点最高的是H₂O，
故答案为：；；sp³杂化；H₂O；
（3）离子的电子层数相同时，核电荷数越多，离子半径越小，N^3-、O^2-、Na⁺的半径由大到小的顺序是N^3-＞O^2-＞Na⁺，
故答案为：N^3-＞O^2-＞Na⁺；
（4）是由C、O、N、H四种元素组成的一种常见的化肥且为离子化合物，则该物质为NH₄HCO₃，其化学键类型有离子键和共价键，NH₄HCO₃的水溶液与足量的氢氧化钠溶液共热反应的离子方程式为NH⁺₄+HCO₃^-+2OHˉ$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+2H₂O+CO₃^2-，
故答案为：离子键和共价键；NH⁺₄+HCO₃^-+2OHˉ$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+2H₂O+CO₃^2-；
（5）乙为氮元素，常温下乙的一种气态氢化物与氧气发生置换反应，反应中消耗1mol氧气时生成1mol氮气，根据元素守恒和电子得失守恒可知，反应方程式为N₂H₄+O₂═N₂+2H₂O，同时放出热量534kJ，则该反应的热化学方程式为N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ•mol^-1，
故答案为：N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ•mol^-1．

点评 本题主要考查了电子式、结构式、原子杂化轨道、离子半径比较、离子方程式书写、热化学方程式的书写等知识，元素推断是解题的关键，需要注意根据原子结构和物质的物理性质确定元素种类，题目难度中等．