Question

（附加题）短周期元素A、B、C、D中，0.5mol A元素的离子得到6.02×10²³个电子被还原为中性原子，0.4g A的氧化物恰好与100ml 0.2mol/L的盐酸完全反应，A原子核内质子数目与中子数目相等，B元素原子核外第三层电子数目比第一层多1个，C^-比A元素的离子多1个电子层，D元素的原子核外第二层比第一层多2个电子．回答下列问题：
（1）A、B、C、D四种元素的名称分别是______、______、______、______；
（2）C^-的结构示意图为______；D元素在周期表中的位置是______；
（3）元素D的气态氢化物的电子式为______，其分子的结构特点是具有______结构，在一定条件下该氢化物可与单质C发生取代反应，若将等物质的量的该氢化物与单质C混合，在一定条件下充分反应后，生成物中物质的量最大的是______（用化学式填写）；
（4）工业上冶炼单质A的化学方程式为______ Mg+Cl₂↑

Answer

短周期元素A、B、C、D中，0.5mol A元素的离子得到6.02×1023个电子被还原为中性原子，则A离子为带两个单位正电荷的阳离子，0.4g A的氧化物恰好与100ml 0.2mol/L的盐酸完全反应，由AO+2HCl═ACl2+H2O，M（AO）==40g/mol，所以A的摩尔质量为40g/mol-16g/mol=24g/mol，又A原子核内质子数目与中子数目相等，则质子数为12，即A为Mg元素；B元素原子核外第三层电子数目比第一层多1个，最外层电子数为3，则B为Al；C-比A元素的离子多1个电子层，则C的质子数为18-1=17，即C为Cl元素；D元素的原子核外第二层比第一层多2个电子，则第二层电子数为4，即D为C元素，并利用元素及其单质、化合物的性质来解答．
【解析】
短周期元素A、B、C、D中，0.5mol A元素的离子得到6.02×1023个电子被还原为中性原子，则A离子为带两个单位正电荷的阳离子，0.4g A的氧化物恰好与100ml 0.2mol/L的盐酸完全反应，由AO+2HCl═ACl2+H2O，M（AO）==40g/mol，所以A的摩尔质量为40g/mol-16g/mol=24g/mol，又A原子核内质子数目与中子数目相等，则质子数为12，即A为Mg元素；B元素原子核外第三层电子数目比第一层多1个，最外层电子数为3，则B为Al；C-比A元素的离子多1个电子层，则C的质子数为18-1=17，即C为Cl元素；D元素的原子核外第二层比第一层多2个电子，则第二层电子数为4，即D为C元素，
（1）综上所述，A为镁，B为铝，C为氯；D为碳，故答案为：镁；铝；氯；碳；  
（2）Cl的质子数为17，离子结构示意图为，C元素位于元素周期表中第二周期、ⅣA，故答案为：；第二周期、ⅣA；
（3）D的气态氢化物为甲烷，其电子式为，空间结构为正四面体型，甲烷与氯气发生取代反应，发生一氯取代、二氯取代、三氯取代、四氯取代都生成HCl，则等物质的量的甲烷与氯气混合，在一定条件下充分反应后，生成物中物质的量最大的是HCl，故答案为：；正四面体；HCl；
（4）工业上利用电解熔融的氯化镁来冶炼Mg，电解反应为MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑，故答案为：MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑；
（5）工业上利用铝热反应来冶炼难熔的金属，Al与氧化铁的反应为Fe2O3+2AlAl2O3+3Fe，该反应属于放热反应，由方程式可知反应中有0.25mol氧化铁参加反应，则消耗Al的物质的量为0.25mol×2=0.5mol，其质量为0.5mol×27g/mol=13.5g，由Al元素的化合价变化可知反应中转移电子的个数为0.5mol×（3-0）×NA=9.03×1023，
故答案为：Fe2O3+2AlAl2O3+3Fe；放热；13.5g；9.03×1023；       
（6）Mg、Al与NaOH溶液构成原电池，Al为负极，正极为Mg，负极反应为2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+3H2↑，
故答案为：Mg；2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+3H2↑．