Question

【題目】能源、材料已成為當今科學研究的熱點。請回答下列問題：

（1）單質A的燃燒熱大，可作燃料。已知A為短周期元素，其氣態原子逐個失去1～4個電子所需能量（電離能）如表所示。若該原子核外電子有三層，則該元素位于周期表______族，寫出A燃燒后形成的氧化物的電子式：______．

	I1	I2	I3	I4	…
電離能（kJ/mol）	738	1451	7733	10540	…

（2）如圖是超導材料元素在周期表中的分布，上述元素的短周期元素中原子半徑最大的是______（填元素符號），其原子最外層有______種運動狀態不同的電子，寫出其最高價氧化物對應水化物在水溶液中的電離方程式：______。

（3）上述主族元素中有兩種原子可以形成的五核分子，其化學鍵鍵長和鍵角都相等，則該分子的空間構型為______，該物質為______分子（選填“極性”或“非極性”）。

（4）鐵單質在高溫下會與水蒸氣反應生成一種黑色固體和一種易燃性氣體，且每生成1mol該易燃氣體放出37.68kJ熱量，請寫出此反應的熱化學方程式：______。

（5）取適量Al、Mg合金樣品置于燒杯中，加入20mL 1mol/L的NaOH溶液，恰好完全反應。下列敘述正確的是______（選填編號）。

a．Mg作負極，Al作正極

b．若加入的是20mL 1mol/L的鹽酸，則放出的氫氣的物質的量減少2/3

c．若把NaOH中的H換成D（D為重氫），生成的氫氣中D與H物質的量之比為1：2。

Answer 1

【答案】ⅡA Al 3 H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH- 正四面體 非極性 3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=﹣150.72kJ/mol b

【解析】

(1)根據逐級電離能的變化規律判斷元素種類，MgO是離子化合物，由鎂離子與氧離子構成；

(2)根據原子半徑的變化規律判斷原子，原子核外沒有運動狀態相同的電子，氫氧化鋁在水溶液中存在酸式電離與堿式電離；

(3)根據原子的構成和成鍵特點分析；

(4)鐵單質在高溫下會與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2，先寫出反應方程式，再計算反應熱，最后寫出熱化學方程式；

(5)a. Al與氫氧化鈉溶液反應，而Mg不反應；b. 依據反應方程式計算；c. 根據Al與堿溶液反應的本質分析。

(1)該元素的第三電離能劇增，說明其最外層電子數為2，處于第ⅡA族，且處于第三周期，故為Mg元素，其在氧氣中燃燒生成MgO，由鎂離子與氧離子構成，電子式為：，故答案為：ⅡA；；

(2)同周期元素的原子自左而右原子半徑逐漸減小，一般電子層數越多原子半徑越大，圖中的短周期元素中Al的原子半徑最大，原子核外沒有運動狀態相同的電子，最外層有3個電子，故最外層有3種運動狀態不同的電子，氫氧化鋁在水溶液中存在酸式電離與堿式電離，電離方程式為：H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-；

(3)上述主族元素中有兩種原子可以形成的五核分子，其化學鍵鍵長和鍵角都相等，該分子為SiH4，為正四面體構型，屬于非極性分子，故答案為：正四面體；非極性；

(4)鐵單質在高溫下會與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2，發生反應：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ，生成4mol氫氣放出熱量為37.68kJ×4=150.72kJ，則熱化學方程式為：3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=-150.72kJ/mol，故答案為：3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=-150.72kJ/mol；

(5)a. Al與氫氧化鈉溶液反應，而Mg不反應，故Al為負極，故a錯誤；

b. NaOH物質的量為0.02L×1mol/L=0.02mol，由2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知，Al為0.02mol，生成氫氣為0.03mol，若加入的是20mL 1mol/L的鹽酸，鎂、鋁都會和稀鹽酸反應，HCl為0.02mol，由2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑可知HCl不足，根據H原子守恒得，所以放出的氫氣的物質的量減少，故b正確；

c. Al與堿溶液反應的本質是Al先與水反應生成氫氧化鋁與氫氣，氫氧化鋁再與氫氧化鈉反應是偏鋁酸鈉與水，氫氣中的氫元素來自水，則氫氣中無D元素，故c錯誤。

故答案為：b。