Question

A、B、C、D四種元素分布在三個不同的短周期，它們的原子序數依次增大，其中B與C為同一周期，A與D為同一主族，C元素的原子核外電子總數是電子層數的4倍，D是所在周期原子半徑最大的元素．又知四種元素分別形成的常見單質在常溫常壓下有三種是氣體，一種是固體．請回答下列問題：
（1）D在元素周期表中的位置是    ．
（2）由A、C兩元素可以組成X、Y兩種化合物，X在一定條件下可以分解成Y，X的電子式為    ．
（3）D與C形成的化合物可與Y反應生成單質Z，該反應的化學方程式為    ；若有1mol電子轉移，生成Z的物質的量為    mol．
（4）寫出實驗室制備BA₃的化學方程式    ．將BA₃通入溴水中可發生反應，生成一種單質和一種鹽，寫出該反應的離子方程式    ．
（5）已知B₂A₄可燃燒生成B的單質和Y，以B₂A₄、O₂、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．該電池負極反應是    ．以石墨為電極，用該電池電解100mL飽和食鹽水，一段時間后，在兩極共收集到224mL氣體（標準狀況下），此時溶液的pH是（忽略溶液體積的變化）    ．

Answer 1

【答案】分析：A、B、C、D四種元素分布在三個不同的短周期，它們的原子序數依次增大，A的原子序數最小，且是主族元素，則A為H元素；A與D為同一主族，D是所在周期原子半徑最大的元素，則D為Na元素；C元素的原子核外電子總數是電子層數的4倍，C的原子序數小于11，則C為O元素；四種元素分別形成的常見單質在常溫常壓下有三種是氣體，一種是固體，Na是固體，所以B形成的單質為氣體，B與C為同一周期，原子序數B＜C，則B為N元素．
解答：解：A、B、C、D四種元素分布在三個不同的短周期，它們的原子序數依次增大，A的原子序數最小，且是主族元素，則A為H元素；A與D為同一主族，D是所在周期原子半徑最大的元素，則D為Na元素；C元素的原子核外電子總數是電子層數的4倍，C的原子序數小于11，則C為O元素；四種元素分別形成的常見單質在常溫常壓下有三種是氣體，一種是固體，Na是固體，所以B形成的單質為氣體，B與C為同一周期，原子序數B＜C，則B為N元素．
由分析可知：A為H元素；B為N元素；C為O元素；D為Na元素．
（1）D為Na元素，質子數為11，有3個電子層，最外層有1個電子，處于周期表第三周期第ⅠA族，故答案為：第三周期第ⅠA族；
（2）A為H元素，C為O元素，兩元素形成的化合物為H₂O、H₂O₂，H₂O₂分解生成H₂O，所以X是H₂O₂、Y是H₂O，H₂O₂是共價化合物氧原子與氫原子之間形成1對共用電子對，氧原子與氧原子之間形成1對共用電子對，H₂O₂的電子式為，故答案為：；
（3）Y是H₂O，D與C形成的化合物可與Y反應生成單質Z，則D與C形成的化合物是Na₂O₂，反應方程式為2 Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；由方程式可知，反應中Na₂O₂既是氧化劑也是還原劑，物質的量之比為1：1，每生成1molO₂轉移2mol電子，所以有1mol電子轉移，生成O₂的物質的量為1mol×=0.5mol，故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；0.5；
（4）BA₃的是NH₃，實驗室制取NH₃的方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
溴具有強氧化性，NH₃通入溴水中可發生反應，生成單質為N₂，生成的鹽為NH₄Br，反應離子方程式為8NH₃+3Br₂=N₂+6NH₄⁺+6Br^-，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；8NH₃+3Br₂=N₂+6NH₄⁺+6Br^-；
（5）B₂A₄為N₂H₄，N₂H₄燃燒生成H₂O和N₂，以N₂H₄、O₂、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．負極發生氧化反應，N₂H₄在負極放電生成N₂和H₂O，該電池負極反應是N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O．
電解100mL飽和食鹽水，一段時間后，在兩極共收集到224mL氣體為氯氣和氫氣，混合氣體的物質的量為=0.01mol，由2NaCl+2H₂O2NaOH+Cl₂↑+H₂↑可知，生成的氯氣和氫氣的物質的量相等為0.005mol，所以生成的氫氧化鈉的物質的量為0.01mol，所以c（OH^-）==0.1mol/L，所以c（H+）==10^-130.1mol/L，所以溶液PH=-log10^-13=13，故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O；13．
點評：本題以原子結構與位置關系為載體，考查化學用語、原電池、溶液PH值計算，難度中等，熟悉元素及其單質、化合物的性質，推斷元素是解題關鍵．