Question

八种短周期元素x、y、z、d、e、f、g、h原子序数依次递增，其原子半径、最高正价或最低负价如下表所示。

	x	y	z	d	e	f	g	h
原子半径/nm	0.037	0.077	0.075	0.074	0.186	0.143	0.102	0.099
最高正化合价或最低负化合价	+1	+4	+5	-2	+1	+3	-2	-1

回答下列问题：

（1）比较d、f常见离子的半径大小（用化学式表示，下同）：_______>________；比较g、h的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：________>__________。

（2）由x、d两种元素组成18电子的分子，其电子式为____________，经测定其为二元弱酸，其酸性比碳酸弱，写出其第一步电离的电离方程式____________。

（3）y、d、e组成物质e₂yd₃的水溶液呈碱性，其原因是____________________（用离子方程式表示），电解该物质e₂yd₃的溶液，原理如图所示。

其中，离子交换膜使用的是__________（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”），阴极产生的物质A的化学式为____________。

（4）f的粉末在1000℃时可与N₂反应制备fN。在f的粉末中添加少量NH₄Cl固体并充分混合，有利于fN的制备，其主要原因是____________________________________。

Answer

O2－ Al3+ HClO4 H2SO4 H2O2 H＋＋HO2－ CO32- +H2OHCO3- +OH- HCO3- +H2OH2CO3 +OH- 阳离子交换膜 H2 NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜

【解析】

八种短周期元素x、y、z、d、e、f、g、h原子序数依次递增，结合原子半径、最高正价或最低负价数据可得：x是H元素、y是C元素、z是N元素、d是O元素、e是Na元素、f是Al元素、g是S元素、h是Cl元素。

（1）d是O元素、f是Al元素，O2-与Al3+具有相同电子层结构，核电荷数O2-小于Al3+，所以半径O2->Al3+；g是S元素、h是Cl元素，非金属性Cl>S，所以最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4>H2SO4。

（2）x是H元素、d是O元素，组成的18电子分子为H2O2，属于共价化合物，电子式为：；其为二元弱酸，则存在电离平衡，第一步电离生成H+和HO2-，故电离方程式为：H2O2H+＋HO2-。

（3）y是C元素、d是O元素、e是Na元素，e2yd3为Na2CO3，属于强碱弱酸盐，CO32-水解使溶液呈碱性，离子方程式为：CO32-+H2OHCO3-+OH-、HCO3-+H2OH2CO3+OH-；由电解Na2CO3溶液的原理图可得，左边为阳极，发生氧化反应生成氧气，右边为阴极，水中+1价H发生还原反应生成氢气，同时得到NaOH溶液，所以离子交换膜允许Na+通过移向右边，阻止OH-向左移动，故应为阳离子交换膜；阴极产生氢气，化学式为H2。

（4）f是Al元素，所以fN为AlN，Al单质是活泼金属，在空气中易形成Al2O3薄膜，NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜，所以在Al的粉末中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备。