Question

7．A、B、C、D、E均是由下列10种离子组成的5种常见的可溶性化合物（离子不能重复组合）．已知：
①5种阳离子为：Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、X、Y
②5种阴离子为：OH^-、Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、Z
③X是短周期主族元素中金属性最强的元素形成的简单阳离子；Y是简单的阳离子，具有10个电子，且离子半径是10个电子离子中最小的．
（1）元素X的原子结构示意图为；Y离子的电子式为Al³⁺．
（2）通过所学的知识比较分析，就可判断其中必有的2种物质是Na₂CO₃和Ba（OH）₂（填化学式）．
（3）已知Z是常见的多核阴离子，现将（2）中确定的2种物质分别与含Z的溶液混合时，一种产生红褐色沉淀和无色无气味的气体；另一种产生棕黄色沉淀，向该沉淀中滴人足量稀硝酸，沉淀部分溶解，剩余的沉淀为白色．则Z为SO₄^2-．
（4）比较Mg，X，Y三者原子半径从大到小顺序Na＞Mg＞Al（填元素符号）
（5）将铜片投入到装有D溶液的试管中，铜片不溶解，再滴加稀硫酸，铜片逐渐溶解，试管口附近有红棕色气体出现，写出溶解铜片的离子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）X是短周期主族元素中金属性最强的元素形成的简单阳离子，则X为Na⁺；Y是简单的阳离子，具有10个电子，且离子半径是10个电子离子中最小的，则Y为Al³⁺；
（2）10种离子组成的5种常见的可溶性化合物，CO₃^2-只能与Na⁺ 形成可溶物，与Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、Al³⁺ 都有沉淀，所以有Na₂CO₃，而OH^-与Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺都有沉淀，所以有Ba（OH）₂，据此答题；
（3）Z是常见的多核阴离子，根据（2）的分析可知，确定的物质为Na₂CO₃和Ba（OH）₂，它们与含Z的溶液混合时，一种产生红褐色沉淀应为氢氧化铁，和无色无气味的气体应为二氧化碳；另一种产生棕黄色沉淀，向该沉淀中滴人足量稀硝酸，沉淀部分溶解，剩余的沉淀为白色，则棕黄色沉淀应为氢氧化铁和硫酸钡的混合物，所以Z为Fe₂（SO₄）₃；
（4）电子层数相同时，核电荷数越多，半径越小，据此判断；
（5）将铜片投入到装有D溶液的试管中，铜片不溶解，再滴加稀硫酸，铜片逐渐溶解，试管口附近有红棕色气体出现，则说明D中有NO₃^-，NO₃^-在酸性条件下与铜反应生成NO，在试管口遇空气中的氧气生成红棕色的二氧化氮，据此写离子方程式．

解答 解：（1）X是短周期主族元素中金属性最强的元素形成的简单阳离子，则X为Na⁺，Na原子结构示意图为，Y是简单的阳离子，具有10个电子，且离子半径是10个电子离子中最小的，则Y为Al³⁺，Al³⁺离子的电子式为Al³⁺，
故答案为：；Al³⁺；
（2）10种离子组成的5种常见的可溶性化合物，CO₃^2-只能与Na⁺ 形成可溶物，与Mg²⁺、Ba²⁺、Fe³⁺、Al³⁺ 都有沉淀，所以有Na₂CO₃，而OH^-与Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺都有沉淀，所以有Ba（OH）₂，所以必有的2种物质是Na₂CO₃和Ba（OH）₂，
故答案为：Na₂CO₃和Ba（OH）₂；
（3）Z是常见的多核阴离子，根据（2）的分析可知，确定的物质为Na₂CO₃和Ba（OH）₂，它们与含Z的溶液混合时，一种产生红褐色沉淀应为氢氧化铁，和无色无气味的气体应为二氧化碳；另一种产生棕黄色沉淀，向该沉淀中滴人足量稀硝酸，沉淀部分溶解，剩余的沉淀为白色，则棕黄色沉淀应为氢氧化铁和硫酸钡的混合物，所以含Z的物质为Fe₂（SO₄）₃，则Z为SO₄^2-，
故答案为：SO₄^2-；
（4）电子层数相同时，核电荷数越多，半径越小，X为钠，Y为铝，所以Mg，Na，Al三者原子半径从大到小顺序是Na＞Mg＞Al，
故答案为：Na＞Mg＞Al；
（5）将铜片投入到装有D溶液的试管中，铜片不溶解，再滴加稀硫酸，铜片逐渐溶解，试管口附近有红棕色气体出现，则说明D中有NO₃^-，NO₃^-在酸性条件下与铜反应生成NO，在试管口遇空气中的氧气生成红棕色的二氧化氮，所以溶解铜片的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．

点评 本题主要考查了离子共存问题，根据物质的性质进行物质推断是解题的关键，答题时注意化学用语的规范表达，题目难度中等．