Question

（附加題）短周期元素A、B、C、D中，0.5mol A元素的離子得到6.02×10²³個電子被還原為中性原子，0.4g A的氧化物恰好與100ml 0.2mol/L的鹽酸完全反應，A原子核內質子數目與中子數目相等，B元素原子核外第三層電子數目比第一層多1個，C^-比A元素的離子多1個電子層，D元素的原子核外第二層比第一層多2個電子．回答下列問題：
（1）A、B、C、D四種元素的名稱分別是

鎂

、

鋁

、

氯

、

碳

；
（2）C^-的結構示意圖為

；D元素在周期表中的位置是

第二周期、ⅣA

；
（3）元素D的氣態氫化物的電子式為

，其分子的結構特點是具有

正四面體

結構，在一定條件下該氫化物可與單質C發生取代反應，若將等物質的量的該氫化物與單質C混合，在一定條件下充分反應后，生成物中物質的量最大的是

HCl

（用化學式填寫）；
（4）工業上冶煉單質A的化學方程式為

MgCl₂（熔融）

電解  .

Mg+Cl₂↑

；
（5）工業上常用單質B冶煉難熔的金屬，寫出氧化鐵和單質B在高溫下反應的化學方程式

Fe₂O₃+2Al

高溫  .

Al₂O₃+3Fe

，該反應屬于

放熱

反應（填“放熱”或“吸熱”），若反應中有0.25mol氧化鐵參加反應，則消耗B單質的質量是

13.5g

，反應中轉移電子的個數為

9.03×10²³

；
（6）若將單質A、B用導線連接插入到氫氧化鈉溶液中可以組成原電池，則正極材料是

Mg

（用化學式填寫），負極電極反應是

2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑

．

Answer 1

分析：短周期元素A、B、C、D中，0.5mol A元素的離子得到6.02×10²³個電子被還原為中性原子，則A離子為帶兩個單位正電荷的陽離子，0.4g A的氧化物恰好與100ml 0.2mol/L的鹽酸完全反應，由AO+2HCl═ACl₂+H₂O，M（AO）=

0.4g

0.01mol

=40g/mol，所以A的摩爾質量為40g/mol-16g/mol=24g/mol，又A原子核內質子數目與中子數目相等，則質子數為12，即A為Mg元素；B元素原子核外第三層電子數目比第一層多1個，最外層電子數為3，則B為Al；C^-比A元素的離子多1個電子層，則C的質子數為18-1=17，即C為Cl元素；D元素的原子核外第二層比第一層多2個電子，則第二層電子數為4，即D為C元素，并利用元素及其單質、化合物的性質來解答．

解答：解：短周期元素A、B、C、D中，0.5mol A元素的離子得到6.02×10²³個電子被還原為中性原子，則A離子為帶兩個單位正電荷的陽離子，0.4g A的氧化物恰好與100ml 0.2mol/L的鹽酸完全反應，由AO+2HCl═ACl₂+H₂O，M（AO）=

0.4g

0.01mol

=40g/mol，所以A的摩爾質量為40g/mol-16g/mol=24g/mol，又A原子核內質子數目與中子數目相等，則質子數為12，即A為Mg元素；B元素原子核外第三層電子數目比第一層多1個，最外層電子數為3，則B為Al；C^-比A元素的離子多1個電子層，則C的質子數為18-1=17，即C為Cl元素；D元素的原子核外第二層比第一層多2個電子，則第二層電子數為4，即D為C元素，
（1）綜上所述，A為鎂，B為鋁，C為氯；D為碳，故答案為：鎂；鋁；氯；碳；  
（2）Cl的質子數為17，離子結構示意圖為，C元素位于元素周期表中第二周期、ⅣA，故答案為：；第二周期、ⅣA；
（3）D的氣態氫化物為甲烷，其電子式為，空間結構為正四面體型，甲烷與氯氣發生取代反應，發生一氯取代、二氯取代、三氯取代、四氯取代都生成HCl，則等物質的量的甲烷與氯氣混合，在一定條件下充分反應后，生成物中物質的量最大的是HCl，故答案為：；正四面體；HCl；
（4）工業上利用電解熔融的氯化鎂來冶煉Mg，電解反應為MgCl₂（熔融）

電解  .

Mg+Cl₂↑，故答案為：MgCl₂（熔融）

電解  .

Mg+Cl₂↑；
（5）工業上利用鋁熱反應來冶煉難熔的金屬，Al與氧化鐵的反應為Fe₂O₃+2Al

高溫  .

Al₂O₃+3Fe，該反應屬于放熱反應，由方程式可知反應中有0.25mol氧化鐵參加反應，則消耗Al的物質的量為0.25mol×2=0.5mol，其質量為0.5mol×27g/mol=13.5g，由Al元素的化合價變化可知反應中轉移電子的個數為0.5mol×（3-0）×N_A=9.03×10²³，
故答案為：Fe₂O₃+2Al

高溫  .

Al₂O₃+3Fe；放熱；13.5g；9.03×10²³；       
（6）Mg、Al與NaOH溶液構成原電池，Al為負極，正極為Mg，負極反應為2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：Mg；2Al-6e^-+8OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑．

點評：本題考查位置、結構、性質及其應用，難度較大，綜合性較強，熟悉化學用語及金屬的冶煉、原電池即可解答，元素的推斷是解答的難點．