Question

16．短周期主族元素A，B，C，D，E在元周期表中的位置如图所示：

请回答下列问题：
（1）E在元素周期表中的位置：第三周期第ⅤⅡA族
（2）比较A，C，D元素简单粒子半径的大小顺序为N^3-＞O^2-＞Al³⁺（填微粒符号）
（3）E的氢化物与其最高价氧化物的水化物的钾盐共热能发生反应，生成一种气体单质，反应的化学方程式为8HCl+KClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KCl+4Cl₂↑+4H₂O．
（4）在298K下，A，B的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量akJ和bkJ．又知一定条件下，A的单质能将B从它的最高价氧化物中置换出来，若此置换反应生成3molB单质，则该反应在298K下的△H=-（4a-3b）kJ/mol．（注：题中所设单质均为最稳定单质）．
（5）用A，B的单质作电极，C的最高价氧化物的水化物稀溶液作电解质溶液构成原电池，写出此原电池正极的电极反应式：NO₃^-+3e^-+4H⁺=NO↑+2H₂O（假设C只被还原至+2价）．
（6）要比较与D同主族相邻元素F的非金属性与E的非金属性的强弱，正确、合理的实验操作及现象是向硫化氢溶液中通入氧气，有淡黄色沉淀生成．用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放一个电子，同时产生一种具有极强的氧化性的阳离子，该阳离子的电子式：，该阳离子中存在的化学键有极性共价键，并写出该阳离子与F的氢化物的水溶液反应的离子方程式：2H₂O⁺+H₂S=S↓+2H₂O+2H⁺．

Answer 1

分析 周期表中ⅡA、ⅢA不相邻，图中为相邻的5个主族，只能为ⅢA～ⅦA元素，由短周期主族元素A、B、C、D、E在元素周期表中的位置，可知A为Al，B为C，C为N，D为O，E为Cl．
（1）Cl位于第三周期第ⅤⅡA族；
（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；
（3）E的氢化物为HCl，其最高价氧化物对应水化物的钾盐为KClO₄，二者发生氧化还原反应生成氯气、水、KCl；
（4）由题目信息可知，①4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4akJ/mol，②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-bkJ/mol，一定条件下，A的单质能将B从它的最高价氧化物中置换出来，发生反应：4Al+3CO₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2Al₂O₃+3C，根据盖斯定律计算该反应的反应热；
（5）用铝和石墨作电极，硝酸稀溶液作电解质溶液构成原电池，发生铝和硝酸之间的氧化还原反应，正极发生的是得电子的还原反应，硝酸根在正极放电生成NO与水；
（6）F与D同主族且相邻，则F为S元素，非金属性O＞S，利用单质之间的置换反应比较；
用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种具有较强氧化性的阳离子，应为H₂O⁺，该阳离子与H₂S水溶液反应生成为S，由电荷守恒可知还生成H⁺，同时生成水．

解答 解：周期表中ⅡA、ⅢA不相邻，图中为相邻的5个主族，只能为ⅢA～ⅦA元素，由短周期主族元素A、B、C、D、E在元素周期表中的位置，可知A为Al，B为C，C为N，D为O，E为Cl．
（1）Cl的质子数为17，原子结构有3个电子层，最外层电子数为7，则位于第三周期第ⅤⅡA族，故答案为：第三周期第ⅤⅡA族；
（2）N^3-、O^2-、Al³⁺具有的核外电子排布，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径N^3-＞O^2-＞Al³⁺，故答案为：N^3-＞O^2-＞Al³⁺；
（3）E的氢化物为HCl，其最高价氧化物对应水化物的钾盐为KClO₄，发生氧化还原反应生成氯气、水、KCl，反应方程式为8HCl+KClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KCl+4Cl₂↑+4H₂O，
故答案为：8HCl+KClO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$KCl+4Cl₂↑+4H₂O；
（4）在298K下，Al、C的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量a kJ和b kJ，则热化学方程式为：
①4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H=-4aKJ/mol
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-bKJ/mol
铝单质将碳从CO₂中置换出来生成3molC的单质的方程式为：4Al+3CO₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2Al₂O₃+3C，
由盖斯定律可知，①-②×3可得：4Al（s）+3CO₂（g）=2Al₂O₃（s）+3C（s），则△H=-4akJ/mol-（-bkJ/mol）×3=-（4a-3b）kJ/mol，
故答案为：-（4a-3b）kJ/mol；
（5）用铝和石墨作电极，硝酸稀溶液作电解质溶液构成原电池，发生铝和硝酸之间的氧化还原反应，正极发生的是得电子的还原反应，硝酸根在正极放电生成NO与水，正极电极反应式为NO₃^-+3e^-+4H⁺=NO↑+2H₂O，
故答案为：NO₃^-+3e^-+4H⁺=NO↑+2H₂O；
（6）F与D同主族且相邻，则F为S元素，非金属性O＞S，利用单质之间的置换反应可说明，实验为向硫化氢溶液中通入氧气，有淡黄色沉淀生成，
用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种具有较强氧化性的阳离子，应为H₂O⁺，电子式为：，该离子含极性共价键，该阳离子与H₂S水溶液反应生成为S，由电荷守恒可知还生成H⁺，同时生成水，反应离子方程式为2H₂O⁺+H₂S=S↓+2H₂O+2H⁺，
故答案为：向硫化氢溶液中通入氧气，有淡黄色沉淀生成；；极性共价键；2H₂O⁺+H₂S=S↓+2H₂O+2H⁺．

点评 本题考查位置、结构与性质，为高频考点，把握元素的位置、性质、元素化合物及周期律等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意反应原理的应用，题目难度不大．