Question

随原子序数的递增，八种短周期元素(用字母X表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。

根据判断出的元素回答问题：

(1)f在元素周期表的位置是_____________。

(2)比较d、e常见离子的半径大小(用化学式表示，下同)_______>_________；比较g、h的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱是：_______>__________。

(3)任选上述元素组成一种四原子共价化合物，写出其电子式__________。

(4)已知1 mol e的单质在足量d₂中燃烧，恢复至室温，放出255.5 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_____________________________。

(5)上述元素可组成盐R：zx₄f(gd₄)₂，向盛有10 mL1 mol/LR溶液的烧杯中滴加1 mol/LNaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积变化示意图如下：

①写出m点反应的离子方程式____________________。

②若R溶液改加20 mL1.2 mol/LBa(OH)₂溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为_______mol。

Answer

第三周期ⅢA族 r(O2-) r(Na+) HClO4 H2SO4 (或、) 2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s) △H=-511kJ·mol-1 NH4++OH-=NH3·H2O 0.022

【解析】

从图中的化合价、原子半径的大小及原子序数，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素。

(1)f是Al元素，根据原子结构与元素在周期表的位置关系分析判断；

(2)电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强；

(3)四原子共价化合物，可以是NH3、H2O2、C2H2等；

(4)1 mol Na的单质在足量O2中燃烧生成Na2O2(s)，放出255.5 kJ热量，根据物质反应放出的热量与反应的物质多少呈正比，书写反应的热化学方程式；

(5)①m点过程中加入氢氧化钠，沉淀物质的量不变，是NH4+与OH-反应生成NH3•H2O；

②根据n=c·V计算n(Al3+)、n(NH4+）、n(SO42-)、n(Ba2+)、n(OH-)，根据SO42-、Ba2+中不足量的离子的物质的量来计算生成BaSO4的物质的量，依次发生：Al3++3OH-=Al(OH)3↓、NH4++OH-=NH3•H2O、Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，根据方程式计算生成Al(OH)3的物质的量，进而二者计算生成固体总物质的量。

从图中的化合价、原子半径的大小及原子序数，可知x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素。

(1)f是Al元素，核外电子排布是2、8、3，所以Al在元素周期表的位置是第三周期ⅢA族；

(2)d是O，e是Na，O2-、Na+核外电子排布是2、8，电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，所以离子半径：r(O2-)>r(Na+)；g是S，h是Cl元素，元素的非金属性越强，其最高价氧化物水化物的酸性越强，由于元素的非金属性Cl>S，所以酸性：HClO4>H2SO4；

(3)四原子共价化合物，可以是NH3、H2O2、C2H2等，其电子式为：(或、)；

(4)1 mol Na的单质在足量O2中燃烧生成Na2O2(s)，放出255.5 kJ热量，2 mol Na反应放出热量为511 kJ，则该反应的热化学方程式为：2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s) △H=-511 kJ/mol；

(5)①根据R的组成，可知R是NH4Al(SO4)2，m点过程中加入氢氧化钠，沉淀物质的量不变，是NH4+与OH-反应生成NH3•H2O，离子方程式为：NH4++OH-=NH3•H2O；

②10 mL 1 mol/L NH4Al(SO4)2溶液中Al3+、NH4+的物质的量为n(Al3+)=n(NH4+)=1 mol/L×0.01 L=0.01 mol，SO42-的物质的量n(SO42-)=2n(Al3+)=0.02 mol，20 mL 1.2 mol/LBa(OH)2溶液中含Ba2+物质的量为0.024 mol，OH-物质的量为0.048 mol，由SO42-+Ba2+=BaSO4↓，可知SO42-不足，故可以得到0.02 mol BaSO4，根据Al3++3OH-=Al(OH)3↓可知0.01 mol Al3+反应消耗0.03 mol OH-产生0.01 mol Al(OH)3沉淀，反应后剩余OH-物质的量为0.048 mol-0.03 mol=0.018 mol，再发生反应：NH4++OH-=NH3•H2O，0.01 mol NH4+反应消耗0.01 molOH-，此时还剩余OH-物质的量为0.018 mol-0.01 mol=0.008 mol，会发生反应：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O，0.008 molOH-反应消耗Al(OH)30.008 mol，因此最终得到Al(OH)3物质的量为0.01 mol-0.008 mol=0.002 mol，所以最终得到固体0.02 mol BaSO4和0.002 mol Al(OH)3，沉淀的总物质的量为：0.02 mol+0.002 mol=0.022 mol。