Question

1869年，俄国化学家门捷列夫制作出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。

(1)已知X、Y、Z、M、G、Q是六种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Z、Q的单质在常温下均呈气态；Y的原子最外层电子数是其电子层数的2倍；M与X同族；Z、G分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素。回答下列问题：

①Y、Z、M、G四种元素的原子半径由大到小的顺序是______(用元素符号表示)。

②用电子式表示M₂Z的形成过程_______。

③上述元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的水化物是_____(写化学式)。

④GQ₃溶液与过量的MZX溶液反应的化学方程式为________。

⑤常温下，不能与G的单质发生反应的是______(填序号)。

a.CuSO₄溶液b.NaOH溶液c.Na₂CO₃固体d.氧化铁e.浓硝酸

(2)最近，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。已知铷是37号元素，相对原子质量是85。根据材料回答下列问题：

①铷在元素周期表中的位置_______。

②关于铷的下列说法中不正确的是________(填序号)。

a.与水反应比钠更剧烈

b.Rb₂O在空气中易吸收水和二氧化碳

c.Rb₂O₂与水能剧烈反应并释放出O₂

d.单质具有很强的氧化性

e.RbOH的碱性比同浓度的NaOH弱

(3)为验证第ⅦA族部分元素非金属性的递变规律，设计如图装置进行实验，请回答：

①棉花中浸有NaOH溶液的作用是___________________(用离子方程式表示)。

②验证溴与碘的非金属性强弱：通入少量氯气，充分反应后，将A中液体滴入试管内，取下试管，充分振荡、静置，可观察到_______________；该实验必须控制氯气的加入量，否则得不出溴的非金属性比碘强的结论，理由是_________________。

Answer

Na˃Al˃C˃O HClO4 AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O cd 第五周期第IA族 de Cl2+2OH-=H2O+Cl-+ClO- 出现分层，上层几乎呈无色，下层呈紫红色 过量的Cl2也会氧化I-生成I2

【解析】

(1)X、Y、Z、M、G、Q是六种短周期主族元素，原子序数依次增大，Z、G分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素，则Z为O元素，G为Al元素；Y的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，其原子序数小于O，只能处于第二周期，最外层电子数应为4，则Y为C元素；X单质在常温下呈气态，则X为H元素；M与X同族且原子序数大于O，则M为Na元素；Q单质常温下为气态，原子序数大于Al，则Q为Cl元素，据此解答；

(2)主族元素原子电子层数等于周期序数，最外层电子数等于主族序数，同主族元素自上向下金属性增强，结合Na元素单质及其化合物性质解答；

(3)由装置可知，分液漏斗A中氯气与NaBr反应生成溴，打开分液漏斗的活塞后，试管中发生溴与KI的反应生成碘，应防止氯气与KI反应，由卤素单质间的置换反应可比较非金属性，棉花中的氢氧化钠溶液可吸收尾气，据此分析解答。

(1)由分析可知，X、Y、Z、M、G、Q分别为H、C、O、Na、Al、Cl六种元素。

①同周期自左向右原子半径减小，电子层数越多原子半径越大，所以Y、Z、M、G即C、O、Na、Al的原子半径由大到小的顺序为Na˃Al˃C˃O，答案：Na˃Al˃C˃O；

②M2Z为Na2O，属于离子化合物，钠原子失去最外层的一个电子达到稳定结构变成钠离子，氧原子得到两个电子达到稳定结构变成氧离子，钠离子和氧离子之间通过离子键构成氧化钠，该过程用电子式可表示为，答案：；

③元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性就越强，上述元素中非金属性越强的是Cl元素，所以最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的水化物是HClO4，答案：HClO4；

④GQ3与MZX分别为AlCl3与NaOH，AlCl3溶液与过量的NaOH溶液反应生成偏铝酸钠、氢化钠和水，该反应的化学方程式为AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O，答案：AlCl3+4NaOH=3NaCl+NaAlO2+2H2O；

⑤G单质为金属Al，常温下Al与a.CuSO4溶液发生置换反应，与b.NaOH溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，与e.浓硝酸反应生成致密的氧化物保护膜，发生钝化现象，与c.Na2CO3固体d.氧化铁在常温下不能发生化学反应，答案：cd；

(2)①铷是37号元素，原子核外含有5个电子层，最外层电子数为1，所以铷位于第五周期第IA族，答案：第五周期第IA族；

②a.铷排在钠的下方，活泼性强于钠，铷与水反应比钠更剧烈，a正确；

b.依据Na2O性质可知，Rb2O为碱性氧化物，在空气中易吸收水生成RbOH，与二氧化碳反应生成碳酸铷，b正确；

c.过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，则Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2，c正确；

d.铷金属性强于钠，所以单质铷具有很强的还原性，d错误；

e.铷金属性强于钠，所以RbOH的碱性比同浓度的NaOH强，e错误，答案：de；

(3)①氯气有毒，棉花中浸有的NaOH溶液用于吸收多余的氯气，避免污染空气，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=H2O+Cl-+ClO-，答案：Cl2+2OH-=H2O+Cl-+ClO-；

②为验证溴与碘的非金属性强弱，通入少量氯气，充分反应后，将A中液体滴入试管中，取下试管，充分振荡、静置，可观察到溶液分层，上层几乎呈无色，下层液体为紫红色，该实验必须控制通入氯气的量，否则得不出溴的非金属性比碘强，理由是过量的Cl2也会氧化I-生成I2，答案：出现分层，上层几乎呈无色，下层呈紫红色；过量的Cl2也会氧化I-生成I2。