Question

9．五种短周期元素A、B、C、D、E在元素周期表中相对位置如图所示，其中E形成的两种氧化物都是大气污染物且E的单质是一种黄色晶体．

	A	B
C	D		E

（1）用化学式填空：比较A、D简单氧化物的热稳定性：CH₄＞SiH₄，比较D、E最高价氧化物对应水化物的酸性：H₂SO₄＞H₂SiO₃．
（2）B的气态氢化物与其最高价氧化物对应水化物可形成盐，其盐溶液显酸性（填“酸性”、“中性”或“碱性”）用离子方程式表示其原因：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺．
（3）写出C元素原子的价电子排布式：3s²3p¹比较B、E元素基态原子的第一电离能大小N＞S（用元素符号填空）．
（4）A与氢元素形成最简单化合物H可作为燃料电池的原料，写出该燃料电池（以足量NaOH溶液作为电解质溶液）负极电极反应CH₄+10 OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O已知25℃/101kPa下，H的燃烧热为890kJ•mol^-1，写出H燃烧热的化学方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ•mol^-1．
（5）向150ml．0.10•L^-1的氯化物溶液中加入40mLNaOH溶掖，充分反应后得到0.78g沉淀．则原NaOH溶液的物质的量浓度可能是0.75或1.5mol•L^-1．

Answer 1

分析 短周期元素中，E元素形成的两种氧化物都是大气污染物且E的单质是一种黄色晶体，则E为S元素；由在元素周期表中相对位置，可知A为C元素、B为N元素、C为Al、D为Si．
（1）非金属性越强，氢化物越稳定，最高价含氧酸的酸性越强；
（2）B的气态氢化物与其最高价氧化物对应水化物形成的盐为NH₄NO₃，其盐溶液中NH₄⁺离子水解，溶液呈酸性；
（3）Al元素处于第三周期IIIA族；同主族自上而下元素第一电离能减小，N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素；
（4）A与氢元素形成最简单化合物H为CH₄，原电池负极发生氧化反应，甲烷在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水，CH₄燃烧热的化学方程式中，甲烷化学计量数为1，注明物质聚集状态与反应热书写热化学方程式；
（5）AlCl₃的物质的量=0.15L×0.1mol/L=0.015mol，与NaOH反应完全转化为Al（OH）₃，可得Al（OH）₃为0.015mol，而实际得到 Al（OH）₃沉淀为$\frac{0.78g}{78g/mol}$=0.01mol＜0.015mol，由Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓和Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，NaOH存在两种情况，一是NaOH不足，部分Al³⁺转化为Al（OH）₃，二是Al³⁺全转化为Al（OH）₃后，Al（OH）₃部分溶解，以此计算．

解答 解：短周期元素中，E元素形成的两种氧化物都是大气污染物且E的单质是一种黄色晶体，则E为S元素；由在元素周期表中相对位置，可知A为C元素、B为N元素、C为Al、D为Si．
（1）由于非金属性C＞Si，故氢化物稳定性CH₄＞SiH₄，由于非金属性S＞Si，故最高价氧化物对应水化物的酸性：H₂SO₄＞H₂SiO₃，
故答案为：CH₄；SiH₄；H₂SO₄；H₂SiO₃；
（2）B的气态氢化物与其最高价氧化物对应水化物形成的盐为NH₄NO₃，其盐溶液中NH₄⁺离子水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，溶液显酸性，
故答案为：酸性；NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺；
（3）Al元素原子的价电子排布式：3s²3p¹，同主族自上而下元素第一电离能减小，N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N＞S，故答案为：3s²3p¹；N＞S；
（4）A与氢元素形成最简单化合物H为CH₄，原电池负极发生氧化反应，甲烷在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根离子与水，负极电极反应式为：CH₄+10 OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，
已知25℃/101kPa下，CH₄的燃烧热为890kJ•mol^-1，CH₄燃烧热的化学方程式：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄+10 OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ•mol^-1；
（5）AlCl₃的物质的量=0.15L×0.1mol/L=0.015mol，与NaOH反应完全转化为Al（OH）₃，可得Al（OH）₃为0.015mol，而实际得到 Al（OH）₃沉淀为$\frac{0.78g}{78g/mol}$=0.01mol＜0.015mol，则：
一是NaOH不足，部分Al³⁺转化为Al（OH）₃，则：
Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
   0.03mol 0.01mol
故氢氧化钠溶液的物质的量浓度为$\frac{0.03mol}{0.04L}$=0.75mol/L；
二是Al³⁺全转化为Al（OH）₃后，Al（OH）₃部分溶解，则：
Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
0.015mol 0.045mol 0.015mol
         Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
（0.015-0.01）mol 0.005mol
故氢氧化钠溶液的物质的量浓度为$\frac{0.045mol+0.005mol}{0.04L}$=1.5mol/L，
故答案为：0.75或1.5．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，涉及核外电子排布、电离能、电极反应式书写、热化学方程式书写、化学计算等，（5）中计算关键是判断发生的反应，难度中等．