Question

下图是部分短周期元素的常见化合价与原子序数的关系图：

（1）元素B在周期表中的位置 ___________________________________。

（2）用电子式表示D₂G的形成过程_______________________________________________________，其所含化学键类型为_____________。

（3）C^2－、D⁺、G^2－离子半径由大到小顺序是________________________（用离子符号回答）。

（4）某同学设计上图实验证明A、F的非金属性强弱关系。

①若溶液a为浓盐酸，固体a为石灰石，溶液 b和c分别为 ____________________，____________________。

②溶液c中的离子方程式为_______________________________________。

③请从原子结构的角度解释非金属性A＞F的原因： ________________________________________。

Answer

第二周期VA族 离子键 S2-＞O2-＞Na+ 饱和碳酸氢钠溶液 硅酸钠溶液 CO2 + H2O + SiO32- = H2SiO3↓ + CO32-(或2CO2+2H2O+SiO32- = H2SiO3↓+2HCO3-) 碳和硅原子的最外层电子数相同，硅的电子层数比碳多，半径更大，所以非金属性：碳大于硅

【解析】

由图中化合价可知，A、F的化合价都为＋4、−4价，二者同主族，且F的原子序数较大，故A为碳元素、故F为Si元素；C的化合价为−2价，没有正化合价，故C为O元素；D的化合价为＋1价，处于ⅠA族，原子序数大于O元素，故D为Na元素；E为＋3价，为Al元素；G的最高正价为＋6价、最低价为−2价，应为S元素；B有＋5、−3价，处于ⅤA族，原子序数介于C、O之间，则B为N元素；

(1)主族元素周期数＝原子的电子层数、主族序数＝原子的最外层电子数；

(2)Na2S属于离子化合物，含有离子键，用电子式表示形成过程，左侧为Na、S原子电子式，右侧为硫化钠电子式，中间用“→”连接，用弧形箭头表示电子转移；

(3)电子层结构相同核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大；

(4)由装置图可知，实验原理是利用强酸制备弱酸，浓盐酸易挥发，为防止干扰应除去，故锥形瓶中浓盐酸与石灰石反应产生二氧化碳，溶液b吸收挥发的HCl，应为饱和的碳酸氢钠，烧杯中应是二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸。

由图中化合价可知，A、F的化合价都为＋4、−4价，二者同主族，且F的原子序数较大，故A为碳元素、故F为Si元素；C的化合价为−2价，没有正化合价，故C为O元素；D的化合价为＋1价，处于ⅠA族，原子序数大于O元素，故D为Na元素；E为＋3价，为Al元素；G的最高正价为＋6价、最低价为−2价，应为S元素；B有＋5、−3价，处于ⅤA族，原子序数介于C、O之间，则B为N元素；

(1)B为氮元素，原子有2个电子层，最外层电子数为5，处于周期表中第二周期VA族；

(2)Na2S属于离子化合物，含有离子键，用电子式表示形成过程为；

(3)电子层结构相同核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大，故离子半径S2-＞O2-＞Na+；

(4)由装置图可知，实验原理是利用强酸制备弱酸，浓盐酸易挥发，为防止干扰应除去，故锥形瓶中浓盐酸与石灰石反应产生二氧化碳，溶液b吸收挥发的HCl，应为饱和的碳酸氢钠，烧杯中应是二氧化碳与硅酸钠反应生成硅酸；

①由上述分析可知，溶液a为浓盐酸，溶液b为饱和碳酸氢钠溶液，溶液c为硅酸钠溶液；

②溶液c中的离子方程式为：CO2 + H2O + SiO32- = H2SiO3↓ + CO32-或2CO2+2H2O+SiO32- = H2SiO3↓+2HCO3-；

③碳和硅原子的最外层电子数相同，硅的电子层数比碳多，半径更大，所以非金属性：碳大于硅。