Question

过碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)晶体性质具有Na₂CO₃和H₂O₂ 的双重性，被广泛用于氧气发生、漂白杀菌、污水处理、金属表面处理以及高分子聚合控制等。

(1)Na 原子的核外电子排布式为_____，O 原子核外 L 层上有_______种能量不同的电子，H₂O₂ 的电子式是_____________________________________________

(2)设计一个简单实验，比较O 元素与其同主族短周期元素的非金属性强弱(简要写出实验方法、实验现象和结论)_____；并用原子结构知识对作出的结论进行解释_____。

(3)用一个离子方程式表示过碳酸钠溶液显碱性的原因________________________。

(4)高锰酸根离子()水对人体危害极大，可用过碳酸钠改性赤泥进行处理，反应如下：

_____+_______CO+___H₂O₂→___MnCO₃+___□+____OH^-+____H₂O

补全并配平上述化学反应过程式_____；反应中，过碳酸钠起沉淀剂和_________剂作用；若将 1L 含Mn 2000mg·L^-1 的含高锰酸根离子的废水处理至含Mn 1.2mg·L^-1，则转移电子数为_____mol(保留 2 位小数)

Answer

1s22s22p63s1 2 向H2S的水溶液中通入空气，溶液变浑浊，说明非金属性：O＞S(合理即可) O原子和S原子最外层电子数相同，S原子的电子层数比O原子多，半径比O原子大，S原子得电子能力比O原子难 CO32−+H2O⇌HCO3−+OH− 2MnO4-+2CO32-+5H2O2=2MnCO3+5O2↑+6OH-+2H2O 还原 0.18

【解析】

(1)Na为11号元素，根据构造原理书写钠原子的核外电子排布式；O 原子核外 L 层上有2s和2p两个能级；H2O2 是共价化合物，含有O-H极性共价键和O-O非极性共价键；

(2)与O元素同主族短周期元素为S元素，元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性来设计实验确定非金属性强弱；S原子的电子层数比O原子多，半径比O原子大，S原子得电子能力比O原子难；

(3)碳酸钠属于强碱弱酸盐，碳酸离子在溶液中发生水解使溶液呈碱性；

(4)根据反应，可知Mn元素由+7价变为+2价，化合价降低5，H2O2中O元素由-1价变为-2价，化合价降低1，氧化还原反应中必然有化合价升高的元素，根据反应分析，应为双氧水的O元素化合价升高，变为O2，结合电荷守恒和得失电子守恒配平方程式；再结合方程式计算电子转移数目。

(1)Na为11号元素，核外有11个电子，原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1，O 原子核外 L 层上有2s和2p两个能级，则有2种能量不同的电子，H2O2 是共价化合物，含有O-H极性共价键和O-O非极性共价键，电子式是；

(2)与O元素同主族短周期元素为S元素，元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，可以利用氧化还原反应，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，来确定非金属性强弱，实验方法为：向H2S的水溶液中通入空气，溶液变浑浊，空气中的氧气与硫化氢发生氧化还原反应生成硫沉淀，反应方程式为：H2S+O2=S↓+H2O，反应中O2为氧化剂，S单质为氧化产物，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，则氧化性O2＞S，则说明非金属性：O＞S(合理即可)；从二者的结构分析，O原子和S原子最外层电子数相同，S原子的电子层数比O原子多，半径比O原子大，S原子得电子能力比O原子难，所以S元素的非金属性比O元素弱；

(3)碳酸钠属于强碱弱酸盐，碳酸离子在溶液中发生水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，使溶液呈碱性，离子反应为CO32−+H2O⇌HCO3−+OH−；

(4)根据反应，可知Mn元素由+7价变为+2价，化合价降低5，H2O2中O元素由-1价变为-2价，化合价降低1，氧化还原反应中必然有化合价升高的元素，根据反应分析，应为双氧水的O元素化合价升高，变为O2，结合电荷守恒和得失电子守恒，该氧化还原反应配平为2MnO4-+2CO32-+5H2O2=2MnCO3+5O2↑+6OH-+2H2O；反应中，过碳酸钠的化学式为2Na2CO3·3H2O2，在反应中起沉淀剂和还原剂作用；若将 1L 含Mn 2000mg·L-1 的高猛废水处理至含Mn 1.2mg·L-1，Mn元素的质量变化=1L×(2000mg·L-1-1.2mg·L-1)×10-3=1.9988g，被处理的Mn元素物质的量为≈0.036mol，根据原子守恒，MnO4-的物质的量为0.036mol，则转移电子数为0.36×(7-2)mol=0.18mol。