Question

現有六種短周期元素A、B、C、D、E、F，其原子序數依次增大．A、E同主族，A元素原于半徑是周期表中所有元素中最小的，B元素原子的最外層電子數是內層電子數的2倍．C元素最高價氧化物的水化物X能與其氫化物Y反應生成鹽，F是地殼中含量最多的金屬元素．A、B、C、E四種元素都能與D元素形成原子個數比不相同的常見化合物．?
（1）寫出Y和D₂在催化劑作用下反應的化學方程式

4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O

（用化學式表示，以下同）．?
（2）將X和Y的水溶液充分混合后，常溫下測得溶液的pH＞7，則該溶液中離子濃度由大到小的順序是

c（NH₄⁺）＞c（NO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）或c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（NO₃^-）＞c（H⁺）

．
（3）甲是E元素最高價氧化物的水化物，乙是F元素的最高價氧化物，請寫出乙與甲的水溶液發生反應的離子方程式

Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O

．?
（4）用B的某種單質作電極，電解E元素的最高價氧化物對應水化物的水溶液時，陽極的電極反應式為

4OH^-=2H₂O+O₂+4e^-

．
（5）燃料電池具有能量利用率高，可連續使用和污染小等優點．BA₄和氧氣可形成燃料電池，電解質溶液為KOH溶液，電極材料為石墨，該電池負極反應的電極反應式為

CH₄+10OH^-=CO₃^2-+6H₂O+8e^-

，若該電池用于電解飽和食鹽水的電源，當消耗1molBA₄時，收集到Cl₂的物質的量是

4mol

．

Answer 1

分析：A元素原于半徑是周期表中所有元素中最小的，則A為H元素，B元素原子的最外層電子數是內層電子數的2倍，應為C元素，C元素最高價氧化物的水化物X能與其氫化物Y反應生成鹽，應為N元素，X為HNO₃，Y為NH₃，F是地殼中含量最多的金屬元素，應為Al，A、E同主族，則E為Na元素，A、B、C、E四種元素都能與D元素形成原子個數比不相同的常見化合物，結合原子序數關系可知D為O元素，結合對應單質、化合物的性質解答該題．

解答：解：A元素原于半徑是周期表中所有元素中最小的，則A為H元素，B元素原子的最外層電子數是內層電子數的2倍，應為C元素，C元素最高價氧化物的水化物X能與其氫化物Y反應生成鹽，應為N元素，X為HNO₃，Y為NH₃，F是地殼中含量最多的金屬元素，應為Al，A、E同主族，則E為Na元素，A、B、C、E四種元素都能與D元素形成原子個數比不相同的常見化合物，結合原子序數關系可知D為O元素，
（1）Y為NH₃，與O₂在催化劑的條件下反應生成NO和H₂O，反應的化學方程式為4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；
（2）將HNO₃和NH₃的水溶液充分混合后，常溫下測得溶液的pH＞7，說明溶液呈堿性，氨水過量，如氨水過量較小，則有c（NH₄⁺）＞c（NO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），如氨水過量較多，則存在c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（NO₃^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（NH₄⁺）＞c（NO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）或c（NH₄⁺）＞c（OH^-）＞c（NO₃^-）＞c（H⁺）；
（3）E為Na元素，對應的最高價氧化物的水化物為NaOH，F為Al，對應的氧化物為Al₂O₃，為兩性氧化物，二者反應的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（4）用石墨電極電解NaOH溶液，實質上是電解的水，陽極反應為4OH^-=2H₂O+O₂+4e^-，
故答案為：4OH^-=2H₂O+O₂+4e^-；
（5）甲烷堿性燃料電池中，甲烷為原電池的負極，被氧化，電極反應式為CH₄+10OH^-=CO₃^2-+6H₂O+8e^-，
n（CH₄）=1mol時轉移電子的物質的量為8mol，則可生成4molCl₂，
故答案為：CH₄+10OH^-=CO₃^2-+6H₂O+8e^-；4mol．

點評：本題考查原子結構與元素周期律的關系，題目難度中等，本題注意把握元素的種類的推斷，為解答該題的關鍵，注意電極反應式的書寫和相關計算，為易錯點．