Question

（13分）短周期元素A、B、C、D、E的原子序數依次增大， A元素陽離子的原子核外沒有電子，B是空氣中含量最多的元素；C元素原子最外層電子數是其電子層數的三倍；C與D可形成兩種常見的離子化合物；工業上常用電解C與E的化合物來制備E單質。
（1）寫出D元素的基態原子電子排布式           。C、D、E的簡單離子半徑由小到大的順序          （用離子符號表示）。
（2）工業上常用A和B的單質合成一種常見氣體，該氣體的電子式            。
檢驗該氣體的常用方法是                                                     。
（3）D₂C₂與H₂O反應的化學方程式是     ，D₂C₂與CuSO₄溶液反應的現象是      。
（4）A、B、C三種元素可組成一種常見離子化合物，其水溶液呈酸性，該溶液中離子濃度由大到小的順序是                   。
（5）電動汽車的某種燃料電池，通常用NaOH作電解質，用E單質、石墨作電極，在石墨電極一側通入空氣，該電池的正極反應：                    。

Answer 1

（1）1s²2s²2p⁶3s¹   ，   Al³⁺  Na⁺  O^2-    2分
（2） 1分，用潤濕的紅色石蕊試紙接近該氣體，若試紙變紅，證明氨氣存在 2分
（3）  2Na₂O₂ + 2H₂O =" 4NaOH" + O₂↑  2分、 產生藍色沉淀并有氣泡放出  2分
（4）    NO₃^->NH₄⁺>H⁺ >OH^-      2分 （5）O₂+ 2H₂O +4e^- =" 4" OH^-     2分

根據元素的結構及性質可知，A是H，B是N，C是O，D是Na，E是Al。
（1）根據構造原理可知，Na元素的基態原子電子排布式為1s²2s²2p⁶3s¹。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，因此離子半徑由小到大的順序是Al³⁺  Na⁺  O^2-。
（2）該氣體是氨氣，含有極性鍵的共價化合物，電子式為。氨氣是一種堿性氣體，據此可以檢驗。即用潤濕的紅色石蕊試紙接近該氣體，若試紙變紅，證明氨氣存在。
（3）過氧化鈉溶于水生成氫氧化鈉和氧氣，方程式為2Na₂O₂ + 2H₂O =" 4NaOH" + O₂↑。產生的氫氧化鈉再和硫酸銅反應生成氫氧化銅沉淀，
（4）該離子化合物是硝酸銨，NH₄^＋水解顯酸性，所以離子濃度大小順序是NO₃^->NH₄⁺>H⁺ >OH^-。
（5）氧氣是得到電子的，所以空氣再正極通入，電極反應式為O₂+ 2H₂O +4e^- =" 4" OH^-。