Question

A、B、C、D为原子序数小于18的四种元素：
①A的原子的电子层数等于最外层电子数；
②A与B处于同一周期，B与D可形成离子化合物D₂B，该化合物的水溶液显碱性；
③C的离子核内质子数与核外电子数之和为18；
④A、C、D三种元素的离子具有相同的电子层排布．
推断A～D各为何种元素，并填空：
（1）A______；B______；C______；D______．
（2）四种元素离子半径的大小顺序为______．
（3）用离子方程式表示D₂B水溶液呈碱性的原因______

Answer

A、B、C、D均为短周期元素．由①可知A的族序数等于周期数，可能为H、Be、Al．由②可知；短周期可形成D2B离子化合物有Li2O、Na2O、Na2S，它们的水溶液为碱性．由③可知若C为阴离子Cn-，则设核电荷数c，有2c+n=18（n取偶数），n=2时，c=8，为O，O2-离子在熔融的金属氧化物中存在．n=4时，c=7为N，无N4+离子，舍去，n不可能大于5．若C为阳离子
Cn+，由2c-n=18（n取偶数），n=2时，c=10，为Ne，舍去；n=4时，c=11为Na，无Na4+，舍去；n=6时，c=12，为Mg，无Mg6+舍去，故C为O元素，由④知A、C、D必为相邻周期元素．所以C为O，则A为Al，D为Na，然后再根据它们在周期表中的位置，推测元素的性质，然后根据问题分析、解答．
【解析】
A、B、C、D均为短周期元素．由①可知A的族序数等于周期数，可能为H、Be、Al．由②可知；短周期可形成D2B离子化合物有Li2O、Na2O、Na2S，它们的水溶液为碱性．由③可知若C为阴离子Cn-，则设核电荷数c，有2c+n=18（n取偶数），n=2时，c=8，为O，O2-离子在熔融的金属氧化物中存在．n=4时，c=7为N，无N4+离子，舍去，n不可能大于5．若C为阳离子Cn+，由2c-n=18（n取偶数），n=2时，c=10，为Ne，舍去；n=4时，c=11为Na，无Na4+，舍去；n=6时，c=12，为Mg，无Mg6+舍去，故C为O元素，由④知A、C、D必为相邻周期元素．所以C为O，则A为Al，D为Na．
（1）所以A、B、C、D分别是Al、S、O、Na，故答案为：Al；S；O；Na；
（2）根据元素周期律，电子层结构越大，离子半径越大，相同电子层结构的离子，离子半径随着核电荷数的增大而减小，故答案为：r（S2-）＞r（O2-）＞r（Na+）＞r（Al3+）；
（3）Na2S是强碱弱酸盐，若酸根离子水解而使溶液呈碱性，故答案为：S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-．