Question

A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數依次增大，其中B與C同周期，D與E和F同周期，A與D同主族，C與F同主族，C元素的原子最外層電子數是次外層電子數的三倍，D是所在周期原子半徑最大的主族元素。又知六種元素所形成的常見單質在常溫常壓下有三種是氣體，三種是固體。請回答下列問題：
（1）C、D、F三種元素形成的簡單離子的半徑由大到小的順序是(用離子符號表示)              。 （2）由A、B兩種元素以原子個數比5∶1形成離子化合物X，X的電子式為                 。
（3）由A、B元素形成的化合物B₂A₄可以與O₂、KOH溶液形成原電池，該原電池負極的電極反應式為                                      。
（4）①若E是金屬元素，其單質與氧化鐵反應常用于焊接鋼軌，請寫出反應的化學方程式：          。②若E是非金屬元素，其單質在電子工業中有重要應用，其氧化物晶體中E原子的雜化方式為     。 （5）由A、C、D、F四種元素形成的化合物Y(DAFC₃)（已知A₂FC₃的Ka₁＝1.3×10^-2、Ka₂＝6.3×10^-8），則Y溶液中各離子濃度由大到小的順序為                                    ；向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c(AFC₃^-)＝c(FC₃^2-)，則此時溶液呈       (填“酸性”、“堿性”或“中性”)；用惰性電極電解Y的水溶液，陽極無氣體產生，陽極的電極反應式為          。

Answer 1

（15分）（1）S^2－＞O^2－＞Na^＋（2分,用<符號連接且正確同樣給分，用字母表示不給分）
（2）（2分,H^-的兩個電子分開寫不給分）（3）N₂H₄—4e^— + 4OH^—＝N₂ + 4H₂O（2分）  （4）2Al＋Fe₂O₃ Al₂O₃＋2Fe（2分, 不寫條件扣1分）    sp³（1分）
（5）c(Na⁺)＞c(HSO₃^-)＞ c(H⁺) ＞c(SO₃^2-)＞c(OH^-)（2分）；  堿性（2分）；
HSO₃^-—2e^— + H₂O = SO₄^2-+ 3H⁺（2分）

解析試題分析：C元素的原子最外層電子數是次外層電子數的三倍，則C一定是第二周期元素，因此C是氧元素；C與F同主族，都是短周期元素，則F是硫元素；D與E和F同周期，且D是所在周期原子半徑最大的主族元素，所以D是鈉元素。A與D同主族，B與C同周期，六種元素所形成的常見單質在常溫常壓下有三種是氣體，三種是固體，由于E的原子序數小于F的，因此E元素形成的單質一定不是氣態，則A和B元素形成的單質就一定是氣態，所以A是氫元素，B是氮元素，E是Mg或Al或Si或P中的其中一種。
（1）離子的核外電子層數越多，離子半徑越大。則硫離子半徑大于氧離子半徑。核外電子排布相同的微粒，其微粒半徑隨原子序數的增大而減小，所以楊離子半徑大于鈉離子半徑，因此C、D、F三種元素形成的簡單離子的半徑由大到小的順序是S^2－＞O^2－＞Na^＋。
（2）由H、N兩種元素以原子個數比5∶1形成離子化合物X，則X應該是由NH₄^＋和H^－形成的離子化合物，所以X的電子式為。
（3）由A、B元素形成的化合物B₂A₄是N₂H₄，該化合物可以與O₂、KOH溶液形成原電池。由于原電池中負極失去電子，正極得到電子，因此氧氣在正極通入，N₂H₄在負極失去電子，所以該原電池負極的電極反應式為N₂H₄—4e^— + 4OH^—＝N₂ + 4H₂O。
（4）①若E是金屬元素，其單質與氧化鐵反應常用于焊接鋼軌，該反應是鋁熱反應，因此E是Al，則反應的化學方程式為2Al＋Fe₂O₃ Al₂O₃＋2Fe。
②若E是非金屬元素，其單質在電子工業中有重要應用，則E是Si。其氧化物是二氧化硅。在二氧化硅晶體中硅原子全部以單鍵與氧元素形成共價鍵，因此硅原子的雜化方式為sp³雜化。
（5）由A、C、D、F四種元素形成的化合物Y(DAFC₃)，則Y是亞硫酸氫鈉。已知H₂SO₃的Ka₁＝1.3×10^-2、Ka₂＝6.3×10^-8，因此在亞硫酸氫鈉溶液中HSO₃^－的電離程度大于HSO₃^－的水解程度，所以溶液顯酸性，因此Y溶液中各離子濃度由大到小的順序為c(Na⁺)＞c(HSO₃^-)＞ c(H⁺) ＞c(SO₃^2-)＞c(OH^-)；  向Y溶液中加入一定量的NaOH，使溶液中c(HSO₃^-)＝c(SO₃^2-)，則根據電荷守恒可知c(H⁺)＋c(Na⁺)＝c(HSO₃^-)＋2c(SO₃^2-)＋c(OH^-)，所以c(H⁺)＋c(Na⁺)＝3c(HSO₃^-)＋c(OH^-)。根據物料守恒可知c(Na⁺)＞3c(HSO₃^-)，所以c(H⁺)＜c(OH^-)，因此溶液堿性；電解池中陽極失去電子，用惰性電極電解亞硫酸氫鈉的水溶液，陽極無氣體產生，這說明溶液中的OH^－沒有放電。由于亞硫酸氫鈉具有還原性，易被氧化，因此放電的離子應該是HSO₃^－，則陽極的電極反應式為HSO₃^-—2e^— + H₂O = SO₄^2-+ 3H⁺。
考點：考查元素位置、結構和性質的應用與判斷；鋁熱反應、電極反應式、電子式的書寫以及雜化軌道類型的判斷；溶液中離子濃度大小比較和溶液酸堿性的判斷