Question

短周期主族元素A，B，C，D，E，F的原子序数依次增大，它们的原子核外电子层数之和为13。B的化合物种类繁多，数目庞大；C，D是空气中含量最多的两种元素，D，E两种元素的单质反应可以生成两种不同的离子化合物；F为同周期半径最小的元素。试回答以下问题：

（一）（1）D在周期表中的位置是        ，写出实验室制备单质F的离子方程式           。

（2）化学组成为BDF₂的电子式为：       ，A、C、F三种元素形成的化合物CA₄F为         化合物(填 “离子”或“共价”)。

（3）化合物甲、乙由A，B，D，E中的三种或四种组成，且甲、乙的水溶液均呈碱性。则甲、乙反应的离子方程式为：                               。

（4）由C，D，E，F形成的简单离子的离子半径由大到小的顺序是          (用元素离子符号表示)。

（5）元素B和F的非金属性强弱，B的非金属性         于F(填“强”或“弱”)，并用化学方程式证明上述结论                                                    。

（二）以CA₃代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。

（1）CA₃燃料电池使用的电解质溶液是2mol•L^﹣1的KOH溶液，电池反应为：4 CA₃+3O₂=2C₂+6H₂O．该电池负极的电极反应式为         ；每消耗3.4g CA₃转移的电子数目为       。

（2）用CA₃燃料电池电解CuSO₄溶液，如图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为       ；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为         L。

（3）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO₃中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。

图1                      图2

0～t₁时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是     ，溶液中的H^＋向      极移动（填“正”或“负”），t₁时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是            。

Answer

（一）（1）第二周期第ⅥA族 . MnO2 + 4H+ + 2Cl- （加热）=Mn2+ +Cl2↑ + 2H2O

（2）离子

（3）OH－＋HCO===CO＋H2O

（4）Cl-＞N3-＞O2-＞Na+

（5）弱Na2CO3＋2HClO4===CO2↑＋H2O＋2NaClO4或NaHCO3＋HClO4===CO2↑＋H2O＋NaClO4

（二）（1）2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O；0.6NA；

（2）4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O；1.12；

（3）2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O正

常温下铝在浓HNO3中发生钝化，氧化物薄膜阻止了铝的进一步反应

【解析】

试题分析：（一）短周期主族元素A，B，C，D，E，F的原子序数依次增大， B的化合物种类繁多，数目庞大，为碳元素；C，D是空气中含量最多的两种元素，C为氮元素，D为氧元素，D，E两种元素的单质反应可以生成两种不同的离子化合物，E为钠元素；F为同周期半径最小的元素，为氯元素。六种元素的原子核外电子层数之和为13，则A为氢元素。（1）D为氧元素，在第二周期第ⅥA族. 实验室制取氯气是用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰和氯气和水，离子方程式为：MnO2 + 4H+ + 2Cl- （加热）=Mn2+ +Cl2↑ + 2H2O 。

（2）物质为COCl2，根据碳原子形成4对共用电子，氧原子形成2对共用电子，氯原子形成一对共用电子分析，电子式为；氢和氮，和氯形成的氯化铵为离子化合物。（3）由氢、碳、钠、氯四种或三种元素组成的物质水溶液显碱性，可以为氢氧化钠和碳酸氢钠，二者反应生成碳酸钠和水，离子方程式为;OH－＋HCO===CO＋H2O。（4）氮离子，氧离子，钠离子，氯离子，电子层数越多，半径越大，相同电子层的微粒，核电荷数越大，半径越小，所以半径顺序为Cl-＞N3-＞O2-＞Na+。

（5）碳的非金属性比氯弱。可以用最高价氧化物对应的水化物的酸性证明，即高氯酸的酸性大于碳酸，高氯酸与碳酸钠反应生成二氧化碳，方程式为Na2CO3＋2HClO4===CO2↑＋H2O＋2NaClO4或NaHCO3＋HClO4===CO2↑＋H2O＋NaClO4。 （二）（1）氨气和氧气反应生成氮气和水，反应中氨气失去电子发生氧化反应，做负极，电极反应为2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O；根据电极反应分析，每摩尔氨气反应转移3摩尔电子，所以3.4克氨气即3.4/17=0.2摩尔氨气反应转移 0.6NA电子 ；（2）电解路酸痛，A电极有铜析出，为阴极，则B为阳极，是溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，电极反应为4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O；加入8克氧化铜，即0.1摩尔氧化铜，说明电解过程析出0.1摩尔铜和0.05摩尔氧气，则氧气在标况的体积为1.12。 （3）开始铝做负极，正极为硝酸根离子得到电子生成二氧化氮，电极反应为：2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O；溶液中的氢离子向正极移动。后来原电池中电子流动方向改变，说明铝做正极，铜做负极，是因为常温下铝在浓HNO3中发生钝化，氧化物薄膜阻止了铝的进一步反应。

考点：元素周期表的推断，非金属的比较，原电池和电解池的原理

【名师点睛】微粒半径的比较：

1．判断的依据电子层数：相同条件下，电子层越多，半径越大。

核电荷数：相同条件下，核电荷数越多，半径越小。

最外层电子数相同条件下，最外层电子数越多，半径越大。

具体规律：1、同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小（稀有气体除外）

如：Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl.

2、同主族元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。如：LiNa+>Mg2+>Al3+