Question

20．已知A、B、C、D、E、F、G是原子序数依次递增的短周期元素，已知A和D，C和F为同一主族元素，A与B、A与G形成共价化合物，B原子的最外层电子数比次外层多3，G元素的最高正化合价与最低负化合价的代数和为6，E是同周期中离子半径最小的元素，F形成的化合物是造成酸雨的主要原因．请回答下列问题：
（1）七种元素中，非金属性最强的元素在周期表中的位置是第二周期VIA族．
（2）由C、D形成的一种淡黄色固体的电子式．画出G离子的结构示意图．
（3）G元素的单质有毒，可用D的最高价氧化物对应的水化物的溶液吸收，其离子方程式为Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．
（4）将两份足量的E单质分别加入到等体积等浓度的硫酸和NaOH溶液中，充分反应生成的气体的体积比为2：3．
（5）由A、B、C所形成的常见离子化合物是NH₄NO₃（写化学式），该化合物与D的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液加热时反应的离子方程式为NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（6）已知一包白色晶体的混合物，经元素分析仪分析，包含以上七种元素中的若干种，为测定其组成，进行如下实验：
①称取固体2.37g溶于水，得到无色澄清溶液，再滴加过量的氯化钡溶液和稀盐酸，得到的白色沉淀经过滤、洗涤、干燥后，称得质量为4.66g
②再取等质量的该固体溶于水，逐滴滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，得到的沉淀和滴加的氢氧化钠溶液体积的关系如图，该白色晶体的组成（用化学式表示）为（NH₄）₂SO₄、Al₂（SO₄）₃．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E、F、G是原子序数依次递增的短周期元素，B原子的最外层电子数比次外层多3，原子只能有2个电子层，最外层电子数为5，故B为N元素；F形成的化合物是造成酸雨的主要原因，则F为S元素；C和F为同一主族元素，则C为O元素；A、D同主族，D的原子序数大于氧，则D为Na；E、G处于第三周期，E是同周期中离子半径最小的元素，则E为Al，G元素的最高正化合价与最低负化合价的代数和为6，最外层电子数为7，则E为Cl；A与B、A与G形成共价化合物，则A为H元素．
（1）七种元素中，非金属性最强的元素为Cl；
（2）由C、D形成的一种淡黄色固体为Na₂O₂，由钠离子与过氧根离子构成，G离子为S^2-，离子核外有18故电子，有3个电子层，构成电子数为2、8、8；
（3）G元素的单质为氯气，D的最高价氧化物对应的水化物为NaOH，二者反应生成氯化钠、次氯酸钠与水；
（4）等体积等浓度的硫酸和NaOH溶液，H₂SO₄、NaOH物质的量相等，金属Al足量，H₂SO₄、NaOH完全反应，根据方程式计算生成氢气体积之比；
（5）由H、N、O所形成的常见离子化合物是NH₄NO₃，该化合物与NaOH的浓溶液加热时生成硝酸钠、氨气与水；
（6）已知一包白色晶体的混合物，经元素分析仪分析，包含以上七种元素中的若干种，为测定其组成，进行如下实验：
①称取固体2.37g溶于水，得到无色澄清溶液，再滴加过量的氯化钡溶液和稀盐酸，得到的白色沉淀，则含有SO₄^2-，白色沉淀为BaSO₄，其物质的量为$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，则溶液中n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol；
②再取等质量的该固体溶于水，逐滴滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，开始生成沉淀，最终沉淀完全溶解，则含有Al³⁺，30mL～40mL时氢氧化铝质量不变，则溶液中还含有NH₄⁺，由Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知溶液中n（Al³⁺）=0.03L×1mol/L×$\frac{1}{3}$=0.01mol，由NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O可知溶液中n（NH₄⁺）=0.01L×1mol/L=0.01mol，符合2n（SO₄^2-）=3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺），溶液为硫酸铵、硫酸铝混合溶液，由于m（SO₄^2-）+m（Al³⁺）+m（NH₄⁺）=0.02mol×96g/mol/L+0.01mol×27g/mol+0.01mol×18g/mol=2.37g，等于样品的质量，故该晶体不含结晶水，应是硫酸铵、硫酸铝混合物，根据n（Al³⁺）、n（NH₄⁺）确定比例关系．

解答 解：A、B、C、D、E、F、G是原子序数依次递增的短周期元素，B原子的最外层电子数比次外层多3，原子只能有2个电子层，最外层电子数为5，故B为N元素；F形成的化合物是造成酸雨的主要原因，则F为S元素；C和F为同一主族元素，则C为O元素；A、D同主族，D的原子序数大于氧，则D为Na；E、G处于第三周期，E是同周期中离子半径最小的元素，则E为Al，G元素的最高正化合价与最低负化合价的代数和为6，最外层电子数为7，则E为Cl；A与B、A与G形成共价化合物，则A为H元素．
（1）七种元素中，非金属性最强的元素为O，处于周期表中第二周期VIA族，故答案为：第二周期VIA族；
（2）由C、D形成的一种淡黄色固体为Na₂O₂，其电子式为，G离子为S^2-，离子结构示意图为，
故答案为：；；
（3）G元素的单质为氯气，D的最高价氧化物对应的水化物为NaOH，二者反应生成氯化钠、次氯酸钠与水，反应离子方程式为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（4）等体积等浓度的硫酸和NaOH溶液，H₂SO₄、NaOH物质的量相等，金属Al足量，H₂SO₄、NaOH完全反应，设H₂SO₄、NaOH均为3mol，由2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=NaAlO₂+3H₂↑，可知生成氢气体积之比为3mol：3mol×$\frac{3}{2}$=2：3，
故答案为：2：3；
（5）由H、N、O所形成的常见离子化合物是NH₄NO₃，该化合物与NaOH的浓溶液加热时生成硝酸钠、氨气与水，反应离子方程式为：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案为：NH₄NO₃；NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（6）已知一包白色晶体的混合物，经元素分析仪分析，包含以上七种元素中的若干种，为测定其组成，进行如下实验：
①称取固体2.37g溶于水，得到无色澄清溶液，再滴加过量的氯化钡溶液和稀盐酸，得到的白色沉淀，则含有SO₄^2-，白色沉淀为BaSO₄，其物质的量为$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol，则溶液中n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol；
②再取等质量的该固体溶于水，逐滴滴加1mol/L的氢氧化钠溶液，开始生成沉淀，最终沉淀完全溶解，则含有Al³⁺，30mL～40mL时氢氧化铝质量不变，则溶液中还含有NH₄⁺，由Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓可知溶液中n（Al³⁺）=0.03L×1mol/L×$\frac{1}{3}$=0.01mol，由NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O可知溶液中n（NH₄⁺）=0.01L×1mol/L=0.01mol，符合2n（SO₄^2-）=3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺），溶液为硫酸铵、硫酸铝混合溶液，由于m（SO₄^2-）+m（Al³⁺）+m（NH₄⁺）=0.02mol×96g/mol/L+0.01mol×27g/mol+0.01mol×18g/mol=2.37g，等于样品的质量，故该晶体不含结晶水，应是硫酸铵、硫酸铝混合物，n（Al³⁺）：n（NH₄⁺）=0.01mol：0.01mol=1：1，故该混合物为：物质的量1：1的（NH₄）₂SO₄、Al₂（SO₄）₃混合物，
故答案为：（NH₄）₂SO₄、Al₂（SO₄）₃．

点评 本题考查结构性质位置关系应用、无机物推断等，侧重考查学生分析推理能力、知识迁移运用能力，（6）中关键是根据反应图象判断溶液中含有的离子，难度中等．