Question

有M、A、B、D、N、E五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．M元素的單質(zhì)是自然界最輕的氣體，N元素的原子半徑是所在周期原子半徑最大的．A、B、D、E分別在表（周期表的一部分）占有相應(yīng)的位置，它們的原子序數(shù)之和為37．試回答：
（1）在B、D、E三種元素的最簡單氫化物中，最穩(wěn)定的是

H₂O

（填化學(xué)式）．M、D、E、N形成的簡單離子的半徑由大到小的關(guān)系是（用離子符號表示）

S^2-＞O^2-＞Na⁺＞H⁺

．
（2）A、B、D、M可組成多種18電子分子，請寫出2種具有18電子的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式（用結(jié)構(gòu)簡式表示）

CH₃OH

、

CH₃CH₃

．
（3）由A、D、N三種元素組成的無機(jī)物（相對分子質(zhì)量106），其水溶液呈堿性，用離子方程式表示其原因

CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-

．
（4）元素B的氫化物與元素D單質(zhì)一定條件下發(fā)生置換反應(yīng)，在該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為

3：4

．
（5）在火箭推進(jìn)器中裝有強(qiáng)還原劑B₂M₄和強(qiáng)氧化劑M₂D₂，已知0.5mol液態(tài)B₂M₄和足量液態(tài)M₂D₂反應(yīng)，生成一種無色無味無毒的氣體和一種蒸氣，放出320.8kJ熱量，
H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
2M₂D₂（1）=2M₂D（1）+D₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1
寫出B₂M₄與氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）△H=-621.2kJ?mol^-1；

．
請寫出B₂M₄、D₂與KOH溶液組成的堿性電池的負(fù)極反應(yīng)式（已知：B₂M₄可以和 D₂反應(yīng)生成B₂和M₂D）

N₂H₄-4e^─+4OH^─=N₂+4H₂O

；該電池中OH^-移向

負(fù)

極．

Answer 1

分析：有M、A、B、D、N、E五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．M元素的單質(zhì)是自然界最輕的氣體，所以M是氫氣；根據(jù)A、B、D、E分別在表（周期表的一部分）占有相應(yīng)的位置，它們的原子序數(shù)之和為37，且DE屬于同一主族，原子序數(shù)相差8，所以A、B、D、E分別是碳元素、氮元素、氧元素、硫元素；N元素的原子半徑是所在周期原子半徑最大的，所以N是鈉元素．
（1）根據(jù)元素周期律知，元素的非金屬性越強(qiáng)其氫化物越穩(wěn)定；電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一主族元素的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)的增大而增大．
（2）先根據(jù)電子數(shù)判斷含有碳原子的個數(shù)，從而寫出其結(jié)構(gòu)簡式．
（3）由A、D、N三種元素組成的無機(jī)物（相對分子質(zhì)量106），所以該無機(jī)物是碳酸鈉，根據(jù)鹽的類型判斷其溶液的酸堿性．
（4）先根據(jù)已知條件寫出反應(yīng)方程式，再根據(jù)氧化劑和還原劑的計量數(shù)判斷．
（5）先根據(jù)已知條件寫出熱化學(xué)反應(yīng)方程式；燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；溶液中陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動．

解答：解：有M、A、B、D、N、E五種短周期元素，原子序數(shù)依次增大．M元素的單質(zhì)是自然界最輕的氣體，所以M是氫氣；根據(jù)A、B、D、E分別在表（周期表的一部分）占有相應(yīng)的位置，它們的原子序數(shù)之和為37，且DE屬于同一主族，原子序數(shù)相差8，所以A、B、D、E分別是碳元素、氮元素、氧元素、硫元素；N元素的原子半徑是所在周期原子半徑最大的，所以N是鈉元素．
（1）、在B、D、E三種元素的最簡單氫化物分別是：氨氣、水、硫化氫，元素的非金屬性越強(qiáng)其氫化物越穩(wěn)定，非金屬最強(qiáng)的是氧元素，所以其氫化物最穩(wěn)定的是水；電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，同一主族元素的離子，離子半徑隨著原子序數(shù)的增大而增大，氧離子和鈉離子的電子層結(jié)構(gòu)相同，鈉元素的原子序數(shù)大于氧元素的原子序數(shù)，所以氧離子半徑大于鈉離子半徑，氧元素和硫元素屬于同一主族，硫元素的原子序數(shù)大于氧元素的原子序數(shù)，所以硫離子半徑大于氧離子半徑；氫離子半徑最�。�
故答案為：H₂O，S^2-＞O^2-＞Na⁺＞H⁺；
（2）A、B、D、M可組成多種18電子分子，具有18電子的有機(jī)物一定含有碳、氫元素，碳原子最多能形成4個共價鍵，氫原子最多能形成一個共價鍵，若該有機(jī)物一個分子中含有一個碳原子，如果剩余的都為氫原子，不和有機(jī)物規(guī)則，故舍去，如果含有一個碳原子一個氧原子，剩余的為氫原子，即該分子中含有一個碳原子、一個氧原子和4個氫原子，該分子是甲醇；如果該有機(jī)物一個分子中含有2個碳原子，剩余的為氫原子，含有6個氫原子，該有機(jī)物是乙烷．
故答案為：CH₃OH；CH₃CH₃．
（3）由A、D、N三種元素組成的無機(jī)物（相對分子質(zhì)量106），所以該無機(jī)物是碳酸鈉，碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，碳酸鈉溶于水易水解生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉，導(dǎo)致溶液呈堿性，水解離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．
（4）元素B的氫化物與元素D單質(zhì)一定條件下發(fā)生置換反應(yīng)，即氨氣和氧氣在一定條件下發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：
4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，氧化劑是氧氣，還原劑是氨氣，所以在該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3：4．
 故答案為：3：4；
（5）0.5mol液態(tài)N₂H₄和足量液態(tài)H₂O₂反應(yīng)，生成一種無色無味無毒的氣體和一種蒸氣，強(qiáng)還原劑為N₂H₄，強(qiáng)氧化劑為
H₂O₂，所以生成的無色無味無毒的氣體是氮氣，一種蒸汽是水蒸氣，放出320.8kJ熱量，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂H₄（1）+2H₂O₂ （1）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6kJ?mol^-1；①
H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1②
2H₂O₂（1）=2H₂O（1）+O₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1③
將方程式①-②×4-③得方程式：
N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）△H=-621.2kJ?mol^-1；
燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，該燃料電池中燃料是N₂H₄，所以N₂H₄在負(fù)極上失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成氮氣和水，電極反應(yīng)式為：N₂H₄-4e^─+4OH^─=N₂+4H₂O；燃料原電池中，溶液里陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移動，所以氫氧根離子向負(fù)極移動．
故答案為：N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）△H=-621.2kJ?mol^-1；N₂H₄-4e^─+4OH^─=N₂+4H₂O；負(fù)．

點評：本題考查了電極反應(yīng)式的書寫、熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、水解反應(yīng)方程式的書寫等知識點，難度不大，書寫電極反應(yīng)式時要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性判斷電極上的生成物．