Question

能源、材料已成为当今科学研究的热点。请回答下列问题：

（1）单质A的燃烧热大，可作燃料。已知A为短周期元素，其气态原子逐个失去1～4个电子所需能量（电离能）如表所示。若该原子核外电子有三层，则该元素位于周期表______族，写出A燃烧后形成的氧化物的电子式：______．

	I1	I2	I3	I4	…
电离能（kJ/mol）	738	1451	7733	10540	…

（2）如图是超导材料元素在周期表中的分布，上述元素的短周期元素中原子半径最大的是______（填元素符号），其原子最外层有______种运动状态不同的电子，写出其最高价氧化物对应水化物在水溶液中的电离方程式：______。

（3）上述主族元素中有两种原子可以形成的五核分子，其化学键键长和键角都相等，则该分子的空间构型为______，该物质为______分子（选填“极性”或“非极性”）。

（4）铁单质在高温下会与水蒸气反应生成一种黑色固体和一种易燃性气体，且每生成1mol该易燃气体放出37.68kJ热量，请写出此反应的热化学方程式：______。

（5）取适量Al、Mg合金样品置于烧杯中，加入20mL 1mol/L的NaOH溶液，恰好完全反应。下列叙述正确的是______（选填编号）。

a．Mg作负极，Al作正极

b．若加入的是20mL 1mol/L的盐酸，则放出的氢气的物质的量减少2/3

c．若把NaOH中的H换成D（D为重氢），生成的氢气中D与H物质的量之比为1：2。

Answer

ⅡA Al 3 H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH- 正四面体 非极性 3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=﹣150.72kJ/mol b

【解析】

(1)根据逐级电离能的变化规律判断元素种类，MgO是离子化合物，由镁离子与氧离子构成；

(2)根据原子半径的变化规律判断原子，原子核外没有运动状态相同的电子，氢氧化铝在水溶液中存在酸式电离与碱式电离；

(3)根据原子的构成和成键特点分析；

(4)铁单质在高温下会与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，先写出反应方程式，再计算反应热，最后写出热化学方程式；

(5)a. Al与氢氧化钠溶液反应，而Mg不反应；b. 依据反应方程式计算；c. 根据Al与碱溶液反应的本质分析。

(1)该元素的第三电离能剧增，说明其最外层电子数为2，处于第ⅡA族，且处于第三周期，故为Mg元素，其在氧气中燃烧生成MgO，由镁离子与氧离子构成，电子式为：，故答案为：ⅡA；；

(2)同周期元素的原子自左而右原子半径逐渐减小，一般电子层数越多原子半径越大，图中的短周期元素中Al的原子半径最大，原子核外没有运动状态相同的电子，最外层有3个电子，故最外层有3种运动状态不同的电子，氢氧化铝在水溶液中存在酸式电离与碱式电离，电离方程式为：H++AlO2-+H2OAl(OH)3Al3++3OH-；

(3)上述主族元素中有两种原子可以形成的五核分子，其化学键键长和键角都相等，该分子为SiH4，为正四面体构型，属于非极性分子，故答案为：正四面体；非极性；

(4)铁单质在高温下会与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，发生反应：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ，生成4mol氢气放出热量为37.68kJ×4=150.72kJ，则热化学方程式为：3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=-150.72kJ/mol，故答案为：3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g) △H=-150.72kJ/mol；

(5)a. Al与氢氧化钠溶液反应，而Mg不反应，故Al为负极，故a错误；

b. NaOH物质的量为0.02L×1mol/L=0.02mol，由2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知，Al为0.02mol，生成氢气为0.03mol，若加入的是20mL 1mol/L的盐酸，镁、铝都会和稀盐酸反应，HCl为0.02mol，由2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑可知HCl不足，根据H原子守恒得，所以放出的氢气的物质的量减少，故b正确；

c. Al与碱溶液反应的本质是Al先与水反应生成氢氧化铝与氢气，氢氧化铝再与氢氧化钠反应是偏铝酸钠与水，氢气中的氢元素来自水，则氢气中无D元素，故c错误。

故答案为：b。