Question

13．A、B、C、D為短周期元素，核電荷數(shù)依次增大，且A、B、C三種元素的原子核外電子層數(shù)之和為5．已知A是原子結構最簡單的元素；B元素原子最外層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍；A和C之間可形成A₂C和A₂C₂兩種化合物；D在同周期主族元素中原子半徑最大，請回答下列問題．
（1）C元素在元素周期表中的位置是第二周期第VIA族；寫出BC₂的結構式O=C=O．
（2）C、D兩種元素所形成的簡單離子，半徑由大到小的順序是O^2-、Na⁺．（用離子符號表示）
（3）在恒溫下，體積為2L的恒容容器中加入一定量的B單質和1mol A₂C蒸汽，發(fā)生：B（s）+A₂C（g）?BC（g）+A₂（g）．2min后，容器的壓強增加了20%，則2min內A₂C的反應速率為0.05mol/（L•min）．一段時間后達到平衡，下列說法正確的是CE．
A．增加B單質的量，反應速率加快
B．恒溫恒容時在該容器中通入Ar，反應速率加快
C．氣體的密度不再變化可以判斷該反應達到了平衡
D．2min時，A₂C的轉化率為80%
E．氣體的平均摩爾質量不變時，該反應達到平衡
（4）BC與C₂在DCA溶液中可形成一種燃料電池．該電池的負極反應式為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O．
（5）寫出D的單質與乙醇反應的化學方程式：2Na+2CH₃CH₂OH→2CH₃CH₂ONa+H₂↑．
（6）將0.2mol D₂C₂投入到含有0.1mol FeCl₂的水溶液中恰好充分反應，反應的總的化學方程式為：8Na₂O₂+4FeCl₂+H₂O═4Fe（OH）₃↓+8NaOH+8NaCl+3O₂↑．

Answer 1

分析 A、B、C、D為短周期元素，核電荷數(shù)依次增大，A是原子結構最簡單的元素，故A為氫，屬于第一周期，A、B、C三種元素的原子核外電子層數(shù)之和為5，故B、C只能處于第二周期，B元素原子最外層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)為4，則B為碳元素，A和C之間可形成A₂C和A₂C₂兩種化合物，故C為氧元素；D在同周期主族元素中原子半徑最大，處于IA族，原子序數(shù)大于氧，故D為Na．

解答 解：A、B、C、D為短周期元素，核電荷數(shù)依次增大，A是原子結構最簡單的元素，故A為氫，屬于第一周期，A、B、C三種元素的原子核外電子層數(shù)之和為5，故B、C只能處于第二周期，B元素原子最外層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，最外層電子數(shù)為4，則B為碳元素，A和C之間可形成A₂C和A₂C₂兩種化合物，故C為氧元素；D在同周期主族元素中原子半徑最大，處于IA族，原子序數(shù)大于氧，故D為Na．
（1）C為氧元素，在元素周期表中的位置是第二周期第VIA族，CO₂的結構式為O=C=O，
故答案為：第二周期第VIA族；O=C=O；
（2）C、D兩種元素所形成的簡單離子分別為O^2-、Na⁺，二者電子層結構相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑由大到小的順序是：O^2-、Na⁺，
故答案為：O^2-、Na⁺；
（3）設轉化的水的物質的量為amol，則
                    C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）
開始（mol）：1               0               0
轉化（mol）：a               a               a
平衡（mol）：1-a             a               a
2min后容器的壓強增加了20%，則1mol×（1+20%）=1+a，解a=0.2，故2min內H₂O的反應速率為$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/（L•min），
A．增加固體單質的量，不會影響化學反應速率，故A錯誤；
B．恒溫恒容時在該容器中通入Ar，不改變反應中各種物質的濃度，故化學反應速率不變，故B錯誤；
C．隨反應過程中，混合氣體的質量增大，容器體積不變，混合氣體密度增大，密度不再變化可以判斷該反應達到了平衡，故C正確；
D．2min時，H₂O的轉化率為$\frac{0.2mol}{1mol}$×100=20%，故D錯誤；
E．1mol水反應得到1molCO、1mol氫氣，生成物的平均相對分子質量為15，故混合氣體中平均相對分子質量減小，平均相對分子質量不變說明到達平衡，故E正確．
故答案為：0.05mol/（L•min）；CE；
（4）CO燃燒生成二氧化碳，二氧化碳與堿反應生成碳酸根，負極發(fā)生氧化反應，故燃料電池的負極反應為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O，
故答案為：CO+4OH^--2e^-=CO₃^2-+2H₂O；
（5）Na的單質與乙醇反應的化學方程式：2Na+2CH₃CH₂OH→2CH₃CH₂ONa+H₂↑，
故答案為：2Na+2CH₃CH₂OH→2CH₃CH₂ONa+H₂↑；
（6）將0.2mol Na₂O₂投入到含有0.1mol FeCl₂的水溶液中充分反應，過氧化鈉反應得到0.4molNaOH、0.1mol氧氣，0.1mol FeCl₂反應消耗0.2molNaOH，得到0.1mol Fe（OH）₂，剩余0.2molNaOH，0.1mol Fe（OH）₂轉化為0.1mol Fe（OH）₃消耗氧氣為$\frac{0.1mol}{4}$=0.025mol，則剩余0.075mol氧氣，反應的總的化學方程式為：8Na₂O₂+4FeCl₂+H₂O═4Fe（OH）₃↓+8NaOH+8NaCl+3O₂↑，
故答案為：8Na₂O₂+4FeCl₂+H₂O═4Fe（OH）₃↓+8NaOH+8NaCl+3O₂↑．

點評 本題以元素推斷為載體，考查結構性質位置關系應用、化學平衡有關計算、原電池、化學計算、方程式書寫等，（6）為易錯點，是對基礎知識的綜合考查，需要學生具備扎實的基礎．