Question

短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大。A、E同主族，E原子最外层上的电子数是D原子最外层电子数的4倍，D离子与C^2-具有相同核外电子排布。

试回答下列问题：

(1)元素E在元素周期表中的位置是______。

(2)A和E最高价氧化物对应的水化物，酸性较弱的为_____。若用图中装置验证这两种酸的酸性强弱，则在仪器P中加入的试剂为_____，Q中观察到的实验现象是_____。

(3)由以上五种元素组成的物质，其组成和结构信息如下表：

物质	组成和结构信息
a	含有A、C、D的盐
b	C、D组成的化合物，且原子数之比为1∶1
c	化学组成为AC2

①a含有的化学键有_____。

②b与c反应的化学方程式为_____。

Answer

第三周期第ⅣA族 H2SiO3 饱和碳酸氢钠溶液 出现白色胶状沉淀 离子键，共价键(极性共价键) 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

【解析】

A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期主族元素，E原子最外层上的电子数是D原子最外层电子数的4倍，则D处于IA族，E处于ⅣA族；D离子与C2-具有相同核外电子排布，则C是O元素，D是Na元素，E是Si元素；A、E同主族，说明E与A最外层电子数相同，则A是C元素，由于原子序数A＜B＜C，A是C元素，C是O元素可知B为N元素；(3)中由以上五种元素组成的中学常见物质，a是含有C、O、Na的盐，则a为Na2CO3；b是O、Na组成的化合物，且原子数之比为1：1，则b为Na2O2，c的化学组成为AC2，则c为CO2，据此解答。

根据上述分析可知：A是C，B是N，C是O，D是Na，E是Si元素，化合物a为Na2CO3，b为Na2O2，c为CO2。

(1)元素E为Si，原子核外电子排布为2、8、4，根据元素位置与原子结构关系可知Si元素在元素周期表中的位置是位于第三周期ⅣA族；

(2)元素A是C，E是Si，二者是同一主族的元素，原子序数越大，元素的非金属性越弱，其最高价含氧酸的酸性就越弱，元素非金属性C＞Si，所以酸性：H2CO3＞H2SiO3，即酸性较弱的是H2SiO3。若验证这两种酸的酸性强弱，根据强酸制弱酸的原理，则在装置中加入的试剂分别为：M为HCl，N为CaCO3，在N中发生反应制取CO2气体，反应方程式为：2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑，由于盐酸具有挥发性，使制取得到的CO2气体中含有杂质HCl，可通过装置P中的NaHCO3饱和溶液除去杂质HCl，发生反应：HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑，然后将气体通入盛有Na2SiO3溶液的装置Q中，若CO2少量，发生反应：Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3；若CO2过量，则发生反应：Na2SiO3+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2NaHCO3，因此在装置Q中看到的实验现象是产生白色胶状沉淀；

(3)由上述分析可知a为Na2CO3；b为Na2O2；c为CO2。

①a为Na2CO3，该物质是盐，属于离子化合物，Na+与CO32-之间通过离子键结合，在阴离子CO32-中C、O两种元素的原子间通过极性共价键结合，因此Na2CO3中含有的化学键为离子键、共价键；

②b为Na2O2，c为CO2，二者反应产生Na2CO3和O2，根据电子守恒、原子守恒，可得b与c反应的化学方程式为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。