Question

下面是元素周期表的一部分，參照元素①－⑧在表中的位置，請用化學用語回答下列問題：

族 周期	IA							0
1	①	ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA
2				②	③	④
3	⑤		⑥	⑦			⑧

 
（1）④、⑤、⑥的原子半徑由大到小的順序為(元素符號)________________________。
（2）②、③、⑦的最高價含氧酸的酸性由強到弱的順序是(填化學式)________     。
（3）①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含離子鍵又含極性共價鍵的化合物，寫出其中一種化合物的化學式：_______________。
（4）由②和④組成的化合物與⑤的同周期相鄰主族元素的單質反應的化學方程式為:_______。
（5）⑥單質與⑤的最高價氧化物的水化物反應的離子方程式為                    。
（6）若用①②組成最簡單的有機物作為燃料電池的原料，請寫出在堿性介質中燃料電池負極的電極反應式:                                                         。
（7）燃煤廢氣中的含有氮氧化物（NO_x）、二氧化碳等氣體，常用下列方法對燃煤廢氣進行脫硝處理時，常利用甲烷催化還原氮氧化物。
如：CH₄(g)＋4NO₂(g)=4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ， △H=－574 kJ·mol^－1
CH₄(g)＋4NO(g)=2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ， △H=－1160 kJ·mol^－1
則CH₄(g)將NO₂(g)還原為N₂(g)等的熱化學方程式為                             。

Answer 1

（1）Na＞Al＞O……（2分）
（2）HNO₃＞H₂CO₃＞H₂SiO₃ (H₄SiO₄) ……（2分）
（3）NaOH或NaClO……（2分）
（4）2Mg + CO₂2MgO + C……… （2分）
（5）2Al + 2OH^- + 2H₂O =2AlO₂^- + 3H₂↑………（2分）
（6）CH₄－8e^－ ＋10OH^－=CO₃^2－ ＋7H₂O………（2分）
（7）CH₄(g)＋2NO₂(g)=N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H=－867 kJ·mol^－1 … （2分）

試題分析：根據元素在周期表中的位置可知：①為H，②為C，③為N，④為O，⑤為Na，⑥為Al，⑦為Si，⑧為Cl，則
（1）Na、Al位于同一周期，Na原子半徑大于Al，O原子核外電子層數最少，原子半徑最小，則原子半徑：Na＞Al＞O；
（2）非金屬性：N＞C＞Si，元素的非金屬性越強，對應的最高價含氧酸的酸性越強，則酸性：HNO₃＞H₂CO₃＞H₂SiO₃。
（3）①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含離子鍵又含極性共價鍵的化合物為NaOH或NaClO。
（4）由②和④組成的化合物可以是二氧化碳或一氧化碳，⑤的同周期相鄰主族元素的單質是鎂，鎂能與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，反應的化學方程式為2Mg + CO₂2MgO + C。
（5）⑥單質是鋁，與⑤的最高價氧化物的水化物氫氧化鈉反應的離子方程式為2Al + 2OH^- + 2H₂O =2AlO₂^- + 3H₂↑。
（6）①②組成最簡單的有機物是甲烷，甲烷作為燃料電池中甲烷在負極通入，所以在堿性介質中燃料電池負極的電極反應式為CH₄－8e^－ ＋10OH^－=CO₃^2－ ＋7H₂O。
（7）已知①CH₄(g)＋4NO₂(g)=4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=－574 kJ·mol^－1、②CH₄(g)＋4NO(g)=2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=－1160 kJ·mol^－1，則根據蓋斯定律可知（①+②）÷2即得到CH₄(g)將NO₂(g)還原為N₂(g)等的熱化學方程式，即CH₄(g) ＋2NO₂(g)=N₂(g) ＋CO₂(g) ＋2H₂O(g)，所以該反應的反應熱△H=（－574 kJ·mol^－1－1160 kJ·mol^－1）÷2=－867 kJ·mol^－1。