Question

下表中列出五種短周期元素A、B、C、D、E的信息，請推斷后作答：

元素	有關信息
A	元素主要化合價為-2，原子半徑為0.074n m
B	所在主族序數與所在周期序數之差為4
C	原子半徑為0.102n m，其單質在A的單質中燃燒，發出明亮的藍紫色火焰
D	最高價氧化物的水化物，能按1：1電離出電子數相等的陰、陽離子
E	原子半徑為0.075n m，最高價氧化物的水化物與其氫化物組成一種鹽X

（1）畫出B的離子結構示意圖

；寫出D元素最高價氧化物的水化物電子式

．
（2）鹽X水溶液顯

酸

（填“酸”“堿”“中”）性，用離子方程式解釋其原因

NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺

．
（3）D₂CA₃的溶液與B的單質能發生反應，其反應的離子方程式為

SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-

．
（4）已知E元素的某種氫化物Y與A₂的摩爾質量相同．Y與空氣組成的燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20～30%的KOH溶液．該燃料電池放電時，正極的電極反應式是

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．
（5）如圖是一個電解過程示意圖．假設使用Y-空氣燃料電池作為本過程的電源，銅片質量變化128g，則Y一空氣燃料電池理論上消耗標準狀況下的空氣（設空氣中氧氣的體積含量為20%）

112

L．

Answer 1

分析：A、B、C、D、E是短周期五種元素．
A元素主要化合價為-2，原子半徑為0.074nm，則A處于第ⅥA族；
C原子半徑為0.102nm，其單質在X的單質中燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，則C為S元素，A為O元素；
B所在主族序數與所在周期序數之差為4，滿足該條件元素為O或Cl，由于A為O元素，則B為Cl元素．
E原子半徑為0.075n m，最高價氧化物的水化物與其氫化物組成一種鹽X，則E為N元素，X為NH₄NO₃．
D最高價氧化物的水化物，為酸或堿，能按1：1電離出電子數相等的陰、陽離子，則D為Na元素．

解答：解：A元素主要化合價為-2，原子半徑為0.074nm，則A處于第ⅥA族；
C原子半徑為0.102nm，其單質在X的單質中燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，則C為S元素，A為O元素；
B所在主族序數與所在周期序數之差為4，滿足該條件元素為O或Cl，由于A為O元素，則B為Cl元素．
E原子半徑為0.075n m，最高價氧化物的水化物與其氫化物組成一種鹽X，則E為N元素，X為NH₄NO₃．
D最高價氧化物的水化物，為酸或堿，能按1：1電離出電子數相等的陰、陽離子，則D為Na元素．
即A為O元素，B為Cl元素，C為S元素，D為Na元素，E為N元素．X為NH₄NO₃．
（1）B為Cl元素，氯離子質子數為17，核外有18個電子，有3個電子層，最外層有8個電子，氯離子原子結構示意圖為
；D為Na元素，最高價氧化物的水化物為NaOH，NaOH是離子化合物，由鈉離子和氫氧根離子構成，其電子式為．
故答案為：；．
（2）X為NH₄NO₃，是強酸弱堿鹽，銨根離子水解NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺，溶液呈酸性．
故答案為：酸；NH₄⁺+H₂ONH₃?H₂O+H⁺．
（3）Cl₂具有強氧化性，Na₂SO₃有較強的還原性，氯氣能將亞硫酸根氧化為硫酸根，反應離子方程式：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-．
故答案為：SO₃^2-+Cl₂+H₂O=SO₄^2-+2H⁺+2Cl^-．
（4）A₂的為O₂，摩爾質量為32g/mol，所以N元素的氫化物Y的摩爾質量為32g/mol，氫化物Y為N₂H₄，原電池正極發生還原反應，所以氧氣在正極放電生成氫氧根離子，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（5）銅為陽極，發生氧化反應，銅片質量變化128g，轉移電子的物質的量為

128g

64g/mol

×2=4mol，由O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-可知，電池需消耗氧氣1mol，標準狀況下，氧氣的體積為1mol×22.4L/mol=22.4L，所以需空氣體積為

22.4L

20%

=112L．
故答案為：112L．

點評：以元素推斷為載體，考查化學用語、鹽類水解、電化學原理與計算、元素化合物性質等，綜合性較大，難度中等，是對所學知識的綜合性考查，注意基礎知識的理解掌握．推斷元素是解題關鍵．