A、B、C、D四种元素分布在三个不同的短周期,它们的原子序数依次增大,其中B与C为同一周期,A与D为同一主族,C元素的原子核外电子总数是电子层数的4倍,D是所在周期原子半径最大的元素.又知四种元素分别形成的常见单质在常温常压下有三种是气体,一种是固体.请回答下列问题:
(1)D在元素周期表中的位置是______.
(2)由A、C两元素可以组成X、Y两种化合物,X在一定条件下可以分解成Y,X的电子式为______.
(3)D与C形成的化合物可与Y反应生成单质Z,该反应的化学方程式为______;若有1mol电子转移,生成Z的物质的量为______mol.
(4)写出实验室制备BA3的化学方程式______.将BA3通入溴水中可发生反应,生成一种单质和一种盐,写出该反应的离子方程式______.
(5)已知B2A4可燃烧生成B的单质和Y,以B2A4、O2、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池.该电池负极反应是______.以石墨为电极,用该电池电解100mL饱和食盐水,一段时间后,在两极共收集到224mL气体(标准状况下),此时溶液的pH是(忽略溶液体积的变化)______.
A、B、C、D四种元素分布在三个不同的短周期,它们的原子序数依次增大,A的原子序数最小,且是主族元素,则A为H元素;A与D为同一主族,D是所在周期原子半径最大的元素,则D为Na元素;C元素的原子核外电子总数是电子层数的4倍,C的原子序数小于11,则C为O元素;四种元素分别形成的常见单质在常温常压下有三种是气体,一种是固体,Na是固体,所以B形成的单质为气体,B与C为同一周期,原子序数B<C,则B为N元素.
由分析可知:A为H元素;B为N元素;C为O元素;D为Na元素.
(1)D为Na元素,质子数为11,有3个电子层,最外层有1个电子,处于周期表第三周期第ⅠA族,故答案为:第三周期第ⅠA族;
(2)A为H元素,C为O元素,两元素形成的化合物为H2O、H2O2,H2O2分解生成H2O,所以X是H2O2、Y是H2O,H2O2是共价化合物氧原子与氢原子之间形成1对共用电子对,氧原子与氧原子之间形成1对共用电子对,H2O2的电子式为
,故答案为:
;
(3)Y是H2O,D与C形成的化合物可与Y反应生成单质Z,则D与C形成的化合物是Na2O2,反应方程式为2 Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;由方程式可知,反应中Na2O2既是氧化剂也是还原剂,物质的量之比为1:1,每生成1molO2转移2mol电子,所以有1mol电子转移,生成O2的物质的量为1mol×
=0.5mol,故答案为:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;0.5;1 2
(4)BA3的是NH3,实验室制取NH3的方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O, △ .
溴具有强氧化性,NH3通入溴水中可发生反应,生成单质为N2,生成的盐为NH4Br,反应离子方程式为8NH3+3Br2=N2+6NH4++6Br-,
故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O;8NH3+3Br2=N2+6NH4++6Br-; △ .
(5)B2A4为N2H4,N2H4燃烧生成H2O和N2,以N2H4、O2、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池.负极发生氧化反应,N2H4在负极放电生成N2和H2O,该电池负极反应是N2H4+4OH--4e-═N2+4H2O.
电解100mL饱和食盐水,一段时间后,在两极共收集到224mL气体为氯气和氢气,混合气体的物质的量为
=0.01mol,由2NaCl+2H2O0.224L 22.4L/mol
2NaOH+Cl2↑+H2↑可知,生成的氯气和氢气的物质的量相等为0.005mol,所以生成的氢氧化钠的物质的量为0.01mol,所以c(OH-)= 通电 .
=0.1mol/L,所以c(H+)=0.01mol 0.1L
=10-130.1mol/L,所以溶液PH=-log10-13=13,故答案为:N2H4+4OH--4e-═N2+4H2O;13.10-14 10-1