- 原子结构与元素的性质
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现有部分短周期主族元素的性质与原子(或分子)结构如下表:
(1)写出元素C的原子结构示意图______
(2)元素B和D相比,金属性较强的是______(填元素符号),可以验证该结论的实验是______.
①比较两种元素的单质的密度
②将这两种元素的单质粉末分别和同浓度的盐酸反应
③将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入热水中
④比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
(3)元素B和A能形成化合物B2A2,将10g含有CO2和CO的混合气体,通入装有足量B2A2的干燥管,反应后干燥管的总质量增加5.6g,则原混合气体中的CO2质量分数为______
(4)向某无色透明的溶液中加入D的粉末,反应后只生成氢气.下列各组离子在该溶液中一定可以大量共存的是______
A.K+ Na+ Cl- SO42- B.Na+ Cl- SO42- HCO3-
C.Na+ CO3- NO3- K+ D.Al3+ NH4+ Cl- SO42-.
正确答案
短周期元素,由族序数等于周期数3倍,若A为第二周期,则位于第ⅥA族,即A为O;由周期数等于族序数3倍的元素,则B在第三周期第ⅠA族,则B为Na;由常温下气体单质为双原子分子.C的气态氢化物能使酚酞溶液变红色,则C为N;由第三周期金属元素,能和B的最高价氧化物对应的水化物NaOH溶液反应生成氢气,则D为Al,
(1)C为N,有2个电子层,最外层电子数为5,原子结构示意图为
,故答案为:
;
(2)Na、Al都在第三周期,从左向右金属性减弱,则Na的金属性强,可利用单质与水或与酸的反应,最高价氧化物对应水化物的碱性等来判断,故选②,
故答案为:Na;②;
(3)设原混合气体中的CO2质量为x,
由CO2+Na2O2═Na2CO3+O2△m
44 28
x 5.6gg
=
,解得x=8.8g,
则原混合气体中的CO2质量分数为×100%=88%,故答案为:88%;
(4)向某无色透明的溶液中加入Al的粉末,反应后只生成氢气,则无色溶液可能为酸或碱的溶液,
A、无论酸或碱的溶液,该组离子之间不反应,则一定能大量共存,故A正确;
B、HCO3-既能与酸反应,又能与碱反应,则一定不能大量共存,故B错误;
C、碱性条件下不反应,但酸溶液中CO3-与氢离子反应,则可能共存,故C错误;
D、酸溶液中不反应,但碱溶液中Al3+、NH4+都能与氢氧根离子反应,则可能共存,故D错误;
故答案为:A.
氮元素是生命活动、物质间转化的常见元素。
(1)图a是元素周期表中N元素的有关信息,图a中横线上缺失的具体内容是_____________。 15N是N元素的一种重要核素,其一个原子核中含有的中子数为___________________。
(2)三聚氰胺的结构简式如上图b,根据你的了解,下列关于三聚氰胺的表述中,正确的是___________(填字母序号)。
A.三聚氰胺的熔点可能很高
B.三聚氰胺的含氮量高达67%左右
C.三聚氰胺属于无机化合物
D.三聚氰胺分子中所有原子在同一平面上
(3)①最近科学家们合成了由氮元素形成的N5n+,电子式为则n值为_________。
②H与N能形成化合物NH5,已知该物质与水反应有H2生成,则NH5中含有的化学键为______________。
(4)已知M为氮元素与一种金属元素组成的离子化合物,其中金属元素的质量分数为 35.4%,M在汽车安全气囊中有重要的作用。常温下G为淡黄色固体。H为一种常见的液体,A、B、C、X为单质,其中A、C、X为气体,A、X均为空气中成分。I、J为常见的工业原料。
①写出D与X反应的化学方程式______________________。
②写出G与H反应的离子方程式______________________。
③实验室中I应如何保存?______________________。
④常温下M受撞击时可分解,13gM完全分解为A和B时,放出akJ的热量,写出M分解的热化学方程式
______________________。
⑤M是一种易溶于水的盐,其水溶液显弱碱性,用离子方程式解释原因______________________。
正确答案
(1)7;8
(2)B
(3)①1;②离子键和极性键(共价键),
(4)①4NH3+5O24NO+6H2O;②2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑;③棕色试剂瓶、低温冷暗处;
④2NaN3(s)==2Na(s)+3N2(g);ΔH=-10akJ/mol;⑤N3-+H2OHN3+OH-
已知由短周期常见元素形成的纯净物A、B、C、D、E、F、X转化关系如下图所示,B、X为单质,D常温下为无色液体,E是大气污染物且为红棕色气体,F是一元强酸,反应①是工业制备F的第一步反应.A、B含同一种元素.(某些产物可能略去)
请回答下列问题:
(l)B的电子式为______.写出A与X反应的化学方程式______.
(2)下列关于比较B和X所含元素的非金属性强弱的研究方案不可行的是______(填序号)
①比较两种气态氢化物的沸点
②比较两种气态氢化物的稳定性
③比较最高价氧化物对应的水化物的酸性
④比较最高价氧化物对应的水化物的氧化性
(3)已知常温下1mol气体E发生反应③放出46kJ热量,写出气体E与D反应的热化学反应方程式______
(4)在常温下,向V1L pH=a的A溶液中加入V2L pH=b的盐酸,且a+b=14,若反应后溶液的pH<7,则v1和v2的关系为V1______V2(选填“>”、“<”或“无法确定”),所得溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序可能是______(写出一种情况即可).
正确答案
D常温下为无色液体为水,E是大气污染物且为红棕色气体,所以E是二氧化氮,X是单质,C和X反应生成二氧化氮,且X是单质,所以X是氧气,C是一氧化氮,二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,F是一元强酸,所以F是硝酸,B是单质,和氧气反应生成一氧化氮,则B是氮气,A和氧气反应生成一氧化氮和水,A、B含同一种元素,根据元素守恒知,A是氨气.
(1)氮气的电子式为:
,在加热、催化剂条件下,氨气和氧气发生氧化还原反应生成水和一氧化氮,反应方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O,
故答案为:
;4NH3+5O24NO+6H2O,
(2)比较两种元素的非金属性强弱,可根据单质之间的置换反应、与氢气反应的难易程度、氢化物的稳定性以及最高正价氧化物对应水化物酸性强弱,注意氧元素自身不能形成氧化物,
①不能根据两种气态氢化物的沸点确定非金属性强弱,故错误;
②比较两种气态氢化物的稳定性能确定非金属性强弱,故正确;
③氧元素自身不能形成氧化物,故错误;
④氧元素自身不能形成氧化物,故错误;
故选①③④;
(3)1mol气体二氧化氮发生反应③放出46kJ热量,则3mol二氧化氮和水反应放出138kJ热量,所以二氧化氮与水反应的热化学反应方程式为3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g);△H=-138kJ/mol,
故答案为:3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g);△H=-138kJ/mol;
(4)在常温下,向V1L pH=a的氨水溶液中c(OH-)=10 a-14 mol/L,
V2L pH=b的盐酸溶液中c(H+)=10-b mol/L,且a+b=14,所以c(OH-)=c(H+)=10-b mol/L=10 a-14 mol/L<c(NH3.H2O),
若反应后溶液的pH<7,则盐酸应过量,所以v1和v2的关系为V1<V2,
溶液呈酸性,则c(OH-)<c(H+),如果溶液中的溶质氯化铵多,则离子大小顺序是c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-),如果溶液中的溶质盐酸多,则离子浓度大小顺序是c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-),故答案为:c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)或c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-).
A、B、X、Y、Z、W、Q、R是原子序数依次增大的八种短周期主族元素,A和B、Z和W左右相邻,A和Z、B和W上下相邻;Y在同周期中原子半径最大,R在同周期中原子半径最小;X与Q同主族,能形成QX3化合物.已知Z是金属,其氧化物和氢氧化物均显两性.
(1)写出Z的氧化物与少量Y的最高价氧化物对应水化物的溶液反应的离子方程式______.
(2)单质B、W和WB都是熔点高、硬高大的晶体,B、W、WB、Y的一种氧化物、Q的单质和R的单质,它们的熔点由高到低的顺序(填化学式)______.
(3)A和R能生成共价化合物AR3,该分子是否满足8电子稳定结构______(填“是”或“否”),该分子是______(填“极性”或“非极性”)分子,它和潮湿空气里的水分作用会产生大量白雾,写出其反应的化学方程式______.
(4)由等物质的量浓度Y2QX4和Z2(QX4)3组成的混合液,若在该混合液中逐滴加入氢氧化钡溶液,产生沉淀的物质的量最大时的离子方程式是______.
(5)已知锌锰干电池电极总反应为:Zn+2MnO2+2NH4Cl=Mn2O3+ZnCl2+2NH3+H2O,则该电池正极反应为______.以B、Z为电极可以组成海水电池,这种电池的能量比锌锰干电池高20-50倍,可用作航标灯的电源,写出该原电池负极的电极反______.
正确答案
(1)已知Z是金属,其氧化物和氢氧化物均显两性,判断Z为铝;Y在同周期中原子半径最大,B和W上下相邻;A、B、X、Y、Z、W、Q、R是原子序数依次增大的八种短周期主族元素,综合以上条件,可判断Y为钠;故答案为Al2O3 +2OH -═2AlO2-+H2O;
(2)根据晶体类型可以判断不同类型的晶体熔点高低,晶体的熔沸点的一般规律为:原子晶体>离子晶体>分子晶体,同种类型的晶体看化学键键能的大小判断,单质B、W和WB都是原子晶体,Y的一种氧化物是离子晶体,Q的单质和R的单质为分子晶体,故答案为:C>SiC>Si>Na2O>S>Cl2;或C>SiC>Si>Na2O2>S>Cl2;
(3)A为B元素,R为Cl,共价化合物BCl3,平面三角形,B元素未达到8电子稳定结构,分子为非极性分子,它和潮湿空气里的水分作用会产生大量白雾,
其反应的化学方程式BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl,故答案为:否、;非极性;Cl3+3H2O=H3BO3+3HCl;
(4)硫酸钠、硫酸铝与氢氧化钡反应,当铝离子沉淀完全时,则2Al3++6OH-+3Ba2++3SO42-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓,此时溶液中的硫酸根并没有完全沉淀,再滴加氢氧化钡,生成硫酸钡,即Ba2++SO42-+2Al(OH)3+2OH--=2[Al(OH)4]-+BaSO4↓,生成1molBaSO4但减少2molAl(OH)3,实为沉淀的物质的量减少,故物质的量最大的离子反应2Al3++6OH-+3Ba2++3SO42-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓,故答案为:2Al3++6OH-+3Ba2++3SO42-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓;
(5)正极发生还原反应,该电池也是课本介绍的化学电源,明确给出正负极的电极反应,或者先写简单的负极反应,有总的离子反应减去负极反应式即得
2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O;B是碳,Z是铝,较活泼的做负极,故负极反应为Al-3e-=Al3+,故答案为:2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O;Al-3e-=Al3+.
A~J分别表示中学化学中常见的一种物质,它们之间相互关系如下图所示(部分反应物、生成物没有列出),且已知G为主族元素的固态氧化物,A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。请填写下列空白
(1)A、B、C、D、E、F六种物质中的含有同一种元素在周期表中位置_________________,
(2)写出检验D溶液中阳离子的方法___________________。
(3)写出反应④的离子方程式_______________________。
(4)若28gA单质在足量的氧气中灼烧,反应放出的热量为QkJ(Q>0),写出这个反应的热化学方程式:___________________________;
(5)若向气体K的水溶液中加入盐酸,使其恰好完全反应,所得溶液的pH________7 (填“>”、“<”或“=”),用离子方程式表示其原因:___________________;若向气体K的0.1mol/L水溶液中加入pH=1的硫酸,且氨水与硫酸的体积比为1:1,则所得溶液中含各离子物质的质量浓度由大到小的关系是_______________________。
正确答案
(1)第四周期、第Ⅷ族
(2)取少许D溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液变红色,证明D溶液中含有Fe3+(答案合理即可)
(3)2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑
(4)3Fe(s)+2O2(g)==Fe3O4(s) △H=-6QkJ/mol
(5)<;NH4++H2ONH3·H2O+H+;c(NH4+>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)
下图中A~J均为中学化学中常见的物质,它们之间有如下转化关系。其中A、D为常见金属单质,B、C为金属氧化物,H为白色沉淀,I为红褐色沉淀。(反应过程中生成的水及其他产物已略去)
请回答以下问题:
(1)A在元素周期表中的位置是_____________________;在大规模工业生产中,用B冶炼D所使用的还原剂是_____________。
(2)写出反应J+D→G的离子方程式:____________________________;实验室也可以将G直接转化为J,所用的试剂为_____________。
(3)C与NaOH溶液反应、E与过量的NaOH溶液反应,其产物之一都含A元素,该产物中A元素的存在形式为_______________(用化学符号表示)。
正确答案
(1)第三周期、IIIA族;焦炭(或CO)
(2)2Fe3++Fe=3Fe2+;Cl2
(3)A1O2-
元素周期表中有五种元素的性质或原子结构信息如下:
X:气态氢化物的水溶液呈弱碱性;
Y:第三周期元素的简单离子中离子半径最小;
Z:用量最大、用途最广的金属单质;
Q:位于第二周期且族序数是周期数的2倍;
R:最外层电子数是次外层电子数的3倍。
请根据上述信息回答下列问题:
(1)Z在周期表中的位置为__________,Q中含有8个中子的原子组成符号是_______。
(2)上述五种元素中有两种元素分别和R形成化合物M、N,它们:摩尔质量、分子中所含原子数、分子中的核外电子数都相同,写出M、N中任意一个的化学式____________。
(3)X与元素周期表中第一号元素形成的10电子阳离子的空间构型为___________。X的最高价氧化物对应的水化物其浓溶液与同类物质相比在化学性质上表现的特殊性有____________________。
(4)已知:A、B、C为均含有Y元素或均含有Z元素的三种无机物,它们存在如下图所示的相互转化关系。请回答下列问题
①若D为氯碱工业的重要产品,写出反应(III)的离子方程式:_______________。
②若D为稀硝酸,则检验B溶液中阳离子时,所加入试剂正确的是________。(填序号)
a.先加双氧水后加KSCN溶液 b.先加KSCN溶液后加双氧水
正确答案
(1)第四周期第Ⅷ族;14C或146C
(2)CO2或N2O
(3)正四面体;不稳定性和强氧化性
(4)①Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓;②b
现在V、W、X、Y、Z五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20,其中V的一种原子的原子核内没有中子;W和Y元素原子的最外层电子数相同,且W元素原子L层电子数是K层电子数的3倍,Y元素原子最外层电子数是X元素原子最外层电子数的两倍;X、Z是金属元素,Z的核外电子排布与Ar原子相同。请回答:
(1)V是_________,X是_________,Z是_________(填元素符号)
(2)Y在周期表中的位置是__________________;
(3)V和W形成V2W型化合物的电子式为_________,所含的化学键类型为_________;
(4)用电子式表示Z和Y形成化合物的过程是___________________________。
正确答案
(1)V:H;X:Al;Z:K
(2)第三周期,VIA族
(3);共价键
(4)
有A、B、C、D、E五种短周期元素,已知相邻的A、 B、C、D四种元素原子核外共有56个电子,在周期表中的位置如图所示。E的单质可与酸反应,1molE单质与足量酸作用,在标准状况下能产生33.6LH2。E的阳离子与A的阴离子核外电子层结构完全相同。
回答下列问题:
(1)五种元素的名称:A______,B______, C______,D______,E______。
(2)B、C、D元素的原子半径由大到小的顺序为__________________________,它们的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序为_________________________。
(3)写出C单质在足量A单质中燃烧后的产物与D单质同时通入水中的化学方程式__________________。
(4)A与E形成的化合物的化学式是________,它的性质决定了它在物质的分类中应属于____________。
(5)向D与E形成的化合物的水溶液中滴入烧碱溶液直至过量时,观察到的现象是__________________,有关反应的离子方程式为_________________________。
正确答案
(1) 氧;磷;硫;氯;铝
(2)r(P)> r(S)>r(Cl);HClO4>H2SO4>H3PO4
(3)SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl
(4)Al2O3;两性氧化物
(5)有白色沉淀生成,当达到最大量时又逐渐减少,最终沉淀完全消失,变成澄清溶液;
Al3++3OH-==Al(OH)3↓;Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O
A、B、C、D四种元素原子核电荷数依次增大(均小于20),其单质及相应的化合物能发生如下反应关系
(1)写出四种元素元素符号:A___________B___________C___________D___________。
(2)F的电子式:_________________。
(3)写出E、F混合后加水的离子方程式:_________________________________。
(4)写出G→J的离子方程式:_________________________________。
(5)写出C单质与H水溶液反应的离子方程式:_____________________________。
正确答案
(1)Al;S;Cl;K
(2)
(3)2Al3++3S2-+3H2O==2Al(OH)3↓+3H2S↑
(4)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O
(5)Cl2+H2S==S↓+2H++2Cl-
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