Question

A、B、C、D、E、F為原子序數依次增大的六種元素，其中除F外均為短周期主族元素．常溫下A、B、C的常見單質均為無色、無味的氣體，D、E、F的單質均為固體，且F單質是目前世界上使用量最大的金屬．A是所有元素中原子半徑最小的元素，C與E同主族，且E的原子序數為C的2倍，D的最外層電子數比最內層多1個．請用化學用語回答下列問題：
（1）C的離子結構示意圖為

；D與E兩元素的離子半徑：D

＜

E（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）由A與碳元素組成的原子個數比3：1的最簡化合物的結構簡式為

CH₃-CH₃

．
（3）A與C形成的10電子陰離子與A與E形成的18電子陰離子反應的離子方程式為

HS^-+OH^-=S^2-+H₂O

．
（4）B的最高價氧化物的水化物與其氫化物反應生成的鹽的水溶液的PH

＜

7（填“＞”、“＜”或“=”）．化合物AB₃是一種無色的液態物質，受撞擊會分解成兩種單質，請寫出該反應的化學方程式

2HN₃=H₂↑+3N₂↑

．
（5）已知一定條件下，D單質與氧化物F₃O₄反應時，放出大量的熱且使F單質熔化．試寫出該反應的化學方程式

8Al+3Fe₃O₄

高溫  .

4Al₂O₃+9Fe

．
（6）上述元素中的五種元素可形成一種復鹽，三種離子個數比為1：1：2，若向該鹽溶液中逐滴加入濃NaOH溶液時，先產生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解；同時有刺激性氣味的氣體放出；若加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，也有白色沉淀產生．則該復鹽的化學式為

NH₄Al（SO₄）₂

．

Answer 1

分析：（1）常溫下A、B、C的常見單質均為無色、無味的氣體，常見單質均為無色無味的氣體有H₂、N₂、O₂；且F單質是目前世界上使用量最大的金屬，說明F為鐵；A是所有元素中原子半徑最小的元素，說明A是氫元素；C與E同主族，且E的原子序數為C的2倍，在主族中只有氧和硫；D的最外層電子數比最內層多1個，可說明最外層電子數為3，即為鋁；
（2）根據烷烴通式：C_nH_2n+2，結合原子個數比3：1確定最簡式，然后確定結構簡式；
（3）電子總數為10個電子的微粒有：分子：CH₄、NH₃、H₂O、HF、Ne； 陰離子：N^3-、O^2-、F^-、OH^-、NH₂^-； 陽離子：Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、H₃O⁺．
電子總數為18個電子的微粒有：SiH₄、PH₃、H₂S、HCl、Ar、CH₃-CH₃、NH₂-NH₂、HO-OH、CH₃-OH、H₂N-OH、F₂；陰離子：S^2-、O₂^2-、Cl^-、HS^-； 陽離子：K⁺、Ca²⁺、N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺；
（4）根據鹽類水解原理解題，強酸弱堿鹽水解呈酸性，強堿弱酸鹽水解呈堿性；
（5）根據鋁熱反應確定反應物和生成物，寫出方程式；
（6）復鹽指由兩種陽離子和一種酸根離子組成的鹽，向該鹽溶液中逐滴加入濃NaOH溶液時，先產生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解；同時有刺激性氣味的氣體放出，說明陽離子是Al³⁺和
NH₄⁺，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，也有白色沉淀產生，說明酸根離子是SO₄^2-，即可確定該復鹽的組成．

解答：解：常溫下A、B、C的單質均為無色、無味的氣體，常見單質均為無色無味的氣體有H₂、N₂、O₂；F單質是目前世界上使用量最大的金屬，說明F為鐵；A是所有元素中原子半徑最小的元素，說明A是氫元素；C與E同主族，且E的原子序數為C的2倍，在主族中只有氧和硫，氧的原子序數為8，硫的原子序數為16；D的最外層電子數比最內層多1個，A、B、C、D、E、F為原子序數依次增大的六種元素，C為氧，說明D在第三周期，則D原子的核外有三個電子層，第一電子層排2個電子，最外層即第三層應排3個電子，則核外電子數為13，即為鋁．故A為H、B為N、C為O、D為Al、E為S、F為Fe．
（1）氧原子最外層排布6個電子，得到兩個電子后形成O^2-，O^2-離子結構示意圖為．微粒半徑大小比較看電子層數，電子層數越多，半徑越大，D離子是Al³⁺與E離子是S^2-，Al³⁺離子結構示意圖為，S^2-離子結構示意圖為，Al³⁺核外2個電子層，S^2-核外3個電子層，故離子半徑：Al³⁺＜S^2-，
故答案為：；＜；
（2）A是氫元素，由H與碳元素組成的原子個數比3：1的化合物的最簡式為CH₃，再結合烷烴通式：C_nH_2n+2分析：
設該化合物的分子式為（CH₃）n，n=1，分子式為CH₃，不符合烷烴通式；n=2，分子式為C₂H₆，為乙烷，符合烷烴通式；n=3，分子式為C₃H₉，不符合烷烴通式；故可確定該化合物為乙烷C₂H₆，結構簡式為CH₃-CH₃．
故答案為：CH₃-CH₃；
（3）H與O形成的10電子陰離子是OH^-，H與S形成的18電子陰離子是HS^-，HS^-是酸式根離子，可與OH^-反應，反應的離子方程式為HS^-+OH^-═S^2-+H₂O，
故答案為：HS^-+OH^-═S^2-+H₂O；
（4）B是N元素，氮的最高價氧化物的水化物是HNO₃，氮的氫化物是NH₃，HNO₃與NH₃反應生成的鹽是NH₄NO₃，為強酸弱堿鹽．根據鹽類水解原理解題，強酸弱堿鹽水解呈酸性，所以NH₄NO₃水溶液呈酸性，pH＜7．
化合物AB₃是HN₃，根據題意，受撞擊會分解成兩種單質，只能是H₂和N₂．根據反應物和生成物寫出方程式再配平即得2HN₃═H₂↑+3N₂↑，
故答案為：＜；2HN₃=H₂↑+3N₂↑；
（5）D單質是Al，與氧化物F₃O₄反應時，放出大量的熱且使Fe單質熔化，該反應為鋁熱反應，根據反應物和生成物寫出方程式再配平即得8Al+3Fe₃O₄

高溫  .

4Al₂O₃+9Fe，
故答案為：8Al+3Fe₃O₄

高溫  .

4Al₂O₃+9Fe；
（6）復鹽指由兩種陽離子和一種酸根離子組成的鹽，向該鹽溶液中逐滴加入濃NaOH溶液時，先產生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解，說明含有Al³⁺，反應為Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、
Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．同時有刺激性氣味的氣體放出，說明含有NH₄⁺，反應為NH₄⁺+OH^-═NH₃?H₂O．加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，也有白色沉淀產生，說明酸根離子是SO₄^2-，反應為
SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓．故該復鹽中含NH₄⁺、Al³⁺、SO₄^2-．根據三種離子個數比為1：1：2，結合化合價代數和等于零即可確定該復鹽的化學式為NH₄Al（SO₄）₂，
故答案為：NH₄Al（SO₄）₂．

點評：本題側重元素周期表的推斷，結合元素化合物的性質，采用定量分析等方法解題，解題的關鍵在于利用元素周期表和元素化合物性質相結合推斷出各元素．