Question

【題目】過(guò)碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)晶體性質(zhì)具有Na2CO3和H2O2 的雙重性，被廣泛用于氧氣發(fā)生、漂白殺菌、污水處理、金屬表面處理以及高分子聚合控制等。

(1)Na 原子的核外電子排布式為_____，O 原子核外 L 層上有_______種能量不同的電子，H2O2 的電子式是_____________________________________________

(2)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，比較O 元素與其同主族短周期元素的非金屬性強(qiáng)弱(簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論)_____；并用原子結(jié)構(gòu)知識(shí)對(duì)作出的結(jié)論進(jìn)行解釋_____。

(3)用一個(gè)離子方程式表示過(guò)碳酸鈉溶液顯堿性的原因________________________。

(4)高錳酸根離子()水對(duì)人體危害極大，可用過(guò)碳酸鈉改性赤泥進(jìn)行處理，反應(yīng)如下：

_____+_______CO+___H2O2→___MnCO3+___□+____OH-+____H2O

補(bǔ)全并配平上述化學(xué)反應(yīng)過(guò)程式_____；反應(yīng)中，過(guò)碳酸鈉起沉淀劑和_________劑作用；若將 1L 含Mn 2000mg·L-1 的含高錳酸根離子的廢水處理至含Mn 1.2mg·L-1，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為_____mol(保留 2 位小數(shù))

Answer 1

【答案】1s22s22p63s1 2 向H2S的水溶液中通入空氣，溶液變渾濁，說(shuō)明非金屬性：O＞S(合理即可) O原子和S原子最外層電子數(shù)相同，S原子的電子層數(shù)比O原子多，半徑比O原子大，S原子得電子能力比O原子難 CO32+H2OHCO3+OH 2MnO4-+2CO32-+5H2O2=2MnCO3+5O2↑+6OH-+2H2O 還原 0.18

【解析】

(1)Na為11號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)鈉原子的核外電子排布式；O 原子核外 L 層上有2s和2p兩個(gè)能級(jí)；H2O2 是共價(jià)化合物，含有O-H極性共價(jià)鍵和O-O非極性共價(jià)鍵；

(2)與O元素同主族短周期元素為S元素，元素的非金屬性越強(qiáng)，其單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定非金屬性強(qiáng)弱；S原子的電子層數(shù)比O原子多，半徑比O原子大，S原子得電子能力比O原子難；

(3)碳酸鈉屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，碳酸離子在溶液中發(fā)生水解使溶液呈堿性；

(4)根據(jù)反應(yīng)，可知Mn元素由+7價(jià)變?yōu)?/span>+2價(jià)，化合價(jià)降低5，H2O2中O元素由-1價(jià)變?yōu)?/span>-2價(jià)，化合價(jià)降低1，氧化還原反應(yīng)中必然有化合價(jià)升高的元素，根據(jù)反應(yīng)分析，應(yīng)為雙氧水的O元素化合價(jià)升高，變?yōu)?/span>O2，結(jié)合電荷守恒和得失電子守恒配平方程式；再結(jié)合方程式計(jì)算電子轉(zhuǎn)移數(shù)目。

(1)Na為11號(hào)元素，核外有11個(gè)電子，原子的核外電子排布式為1s22s22p63s1，O 原子核外 L 層上有2s和2p兩個(gè)能級(jí)，則有2種能量不同的電子，H2O2 是共價(jià)化合物，含有O-H極性共價(jià)鍵和O-O非極性共價(jià)鍵，電子式是；

(2)與O元素同主族短周期元素為S元素，元素的非金屬性越強(qiáng)，其單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，可以利用氧化還原反應(yīng)，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，來(lái)確定非金屬性強(qiáng)弱，實(shí)驗(yàn)方法為：向H2S的水溶液中通入空氣，溶液變渾濁，空氣中的氧氣與硫化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫沉淀，反應(yīng)方程式為：H2S+O2=S↓+H2O，反應(yīng)中O2為氧化劑，S單質(zhì)為氧化產(chǎn)物，氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性，則氧化性O2＞S，則說(shuō)明非金屬性：O＞S(合理即可)；從二者的結(jié)構(gòu)分析，O原子和S原子最外層電子數(shù)相同，S原子的電子層數(shù)比O原子多，半徑比O原子大，S原子得電子能力比O原子難，所以S元素的非金屬性比O元素弱；

(3)碳酸鈉屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，碳酸離子在溶液中發(fā)生水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，使溶液呈堿性，離子反應(yīng)為CO32+H2OHCO3+OH；

(4)根據(jù)反應(yīng)，可知Mn元素由+7價(jià)變?yōu)?/span>+2價(jià)，化合價(jià)降低5，H2O2中O元素由-1價(jià)變?yōu)?/span>-2價(jià)，化合價(jià)降低1，氧化還原反應(yīng)中必然有化合價(jià)升高的元素，根據(jù)反應(yīng)分析，應(yīng)為雙氧水的O元素化合價(jià)升高，變?yōu)?/span>O2，結(jié)合電荷守恒和得失電子守恒，該氧化還原反應(yīng)配平為2MnO4-+2CO32-+5H2O2=2MnCO3+5O2↑+6OH-+2H2O；反應(yīng)中，過(guò)碳酸鈉的化學(xué)式為2Na2CO3·3H2O2，在反應(yīng)中起沉淀劑和還原劑作用；若將 1L 含Mn 2000mg·L-1 的高猛廢水處理至含Mn 1.2mg·L-1，Mn元素的質(zhì)量變化=1L×(2000mg·L-1-1.2mg·L-1)×10-3=1.9988g，被處理的Mn元素物質(zhì)的量為≈0.036mol，根據(jù)原子守恒，MnO4-的物質(zhì)的量為0.036mol，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.36×(7-2)mol=0.18mol。