Question

现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：

元素编号	元素性质或原子结构
X	最外层电子数是次外层电子数的3倍
Y	常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性
Z	第三周期元素的简单离子中半径最小

（1）元素X的一种单质在生活中常用作饮水机的消毒剂，该单质的化学式是______，元素Z的离子结构示意图为______．
（2）元素Y与氢元素形成一种离子YH₄⁺，请写出检验溶液中存在该离子的实验操作、现象和结论______．
（3）写出Z元素最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式为______．
（4）元素X与元素Y相比，非金属性较强的是______（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是______．
a．Y的氢化物可在纯X₂中燃烧生成X的氢化物和Y₂
b． X的单质比Y的单质更容易与H₂ 化合
c．X与Y形成的化合物中Y元素呈正价态．

Answer

短周期元素中，最外层电子数是次外层电子数的3倍，则X为氧元素；常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性，则Y为氮元素；第三周期元素的简单离子中半径最小，则Z为铝元素；
（1）根据氧元素的常见单质及性质、铝离子的质子数和电子数来分析；
（2）根据铵根离子能与碱反应生成氨气，且氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝来分析；
（3）根据氢氧化钠与氢氧化铝的反应来分析；
（4）根据同周期非金属性质的变化规律及比较非金属性的方法来分析．
【解析】
短周期元素中，最外层电子数是次外层电子数的3倍，即第一层电子数为2，第二层电子数为6，则X为氧元素；常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性，即氢化物为氨气，则Y为氮元素；第三周期元素的简单离子中半径最小，阴离子的半径大于阳离子的半径，金属离子中原子序数越大的半径最小，则Z为铝元素；
（1）因氧元素的单质臭氧具有强氧化性，则可在生活中常用作饮水机的消毒剂，铝离子的质子数为13，核外电子数为10，其结构示意图为，
故答案为：O3；；
（2）因铵根离子能与碱反应生成氨气，且氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故答案为：取少量溶液（或待测液）于试管中，滴加适量浓NaOH溶液后加热，将湿润的红色石蕊试纸沾在玻璃棒上靠近试管口部，若试纸变蓝，说明溶液中存在该离子，反之，不存在该离子；
（3）Z元素最高价氧化物对应的水化物，Al（OH）3与NaOH的反应为Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，离子反应为Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，
故答案为：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O；     
（4）因N、O元素处于同周期，同周期随原子序数的增大，非金属在增强，故O元素的非金属强，a中的氧化还原反应可判断氧气的氧化性大于氮气的氧化性，则氧的非金属性大于氮元素的非金属性，b中与氢气的化合的难易程度可知氧的非金属性强，c中氧比氮元素容易得到电子，则氧的非金属强，故答案为：O；a，b，c．