Question

短周期五种元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大。A、B、C的单质在常温下都呈气态，C原子最外层电子数是电子层数的3倍，C和E位于同主族。1molDA_x与足量的A₂C反应生成44.8L(标准状况)G气体。A、B的单质依次为G、T，在密闭容器中充入一定量的G、T，一定条件下发生反应G＋TW(未配平)，测得各物质的浓度如表所示。

回答下列问题：

(1)A、B、C能组成既含离子键又含共价键的化合物，则该化合物的化学式为___。

(2)B、C、D、E的简单离子中，离子半径大小排序为___。(用具体的离子表示)

(3)J、L是由A、B、C、E四种元素组成的两种化合物，J、L溶液混合可产生有刺激性气味的气体，写出这两种溶液发生反应的离子方程式：___；J、L中能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是___(填化学式)。

(4)B₂A₄—C₂碱性燃料电池放电效率高。该电池放电时，负极反应式为___；正极附近溶液的pH___(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)由上述五种元素中的四种组成的单质、化合物在一定条件下的转化关系(部分条件和产物已省略)如图所示：

①Y是___(填化学式)；W的电子式为___。

②B的最高价氧化物对应的水化物为Q，X与足量的Q溶液反应的化学方程式为___。

③1molW与足量乙完全反应生成K和甲，转移的电子数约为___。

Answer

NH4NO3(或NH4NO2) r(S2-)＞r(N3-)＞r(O2-)＞r(Mg2+) HSO＋H+=SO2↑＋H2O NH4HSO3 N2H4＋4OH--4e-=N2↑＋4H2O 增大 Mg(OH)2 Mg3N2＋8HNO3=3Mg(NO3)2+2NH4NO3 3.01×1024

【解析】

C原子最外层电子数是电子层数的3倍，即C为O，C和E位于同主族，即E为S，A、B、C的单质在常温下都呈气态，且原子序数依次增大，即A为H，B为N，A的单质为G，即G是H2，B的单质为T，即T为N2，化学反应中，各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比，再结合题给表格数据，得3G＋T=2W，即W为NH3，1molDAx与H2O反应生成44.8LH2气体，氢气的物质的量为=2mol，DHx中H显－1价，失电子，则x=2，D显＋2价，其五种元素的原子序数依次增大，则D为Mg；以此解答。

(1)由分析可知，A为H，B为N，C为O；H、N、O三种元素组成既含有离子键又含共价键的化合物，该化合物为离子化合物，即该化合物为铵盐，化合物有NH4NO3、NH4NO2；故答案为：NH4NO3(或NH4NO2)；

(2)由分析可知，B为N，C为O，D为Mg，D为Mg；四种元素的简单离子是N3－、O2－、Mg2＋、S2－。S2－有3个电子层，半径最大；N3－、O2－、Mg2＋三种离子的核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小；离子半径大小顺序是r(S2－)>r(N3－)>r(O2－)>r(Mg2＋)；

(3)四种元素组成化合物为酸式盐，即铵盐，该铵盐化学式为NH4HSO4、NH4HSO3，两种溶液发生的离子方程式为HSO3－＋H＋=SO2↑＋H2O；NH4HSO3中S的化合价为＋4价，以还原性为主，能使酸性高锰酸钾溶液褪色；

(4)B2A4为N2H4，C2为O2，N2H4与O2反应方程式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，负极反应式为N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2O；正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正极附近产生氢氧根，pH增大；

(5)F为红棕色气体，即F为NO2，K为NO，联系氨的催化氧化反应，W为NH3，乙为O2，甲为H2O，M为耐高温的物质，M可能为Al2O3，也可能为MgO，根据转化关系，X为Mg3N2，Y为Mg(OH)2，Z为MgO；NH3的电子式为：；

②氮化镁与足量的HNO3溶液反应生成硝酸镁和硝酸铵，化学方程式为：Mg3N2＋8HNO3=3Mg(NO3)2+2NH4NO3；

③NH3的催化氧化发生的反应方程式为4NH3＋5O2 4NO＋6H2O，氮元素由-3价上升到+2价，1mol NH3完全反应转移5mol电子，转移的电子数约为：5mol 6.02 1023=3.01 1024。