Question

17．有A、B、C、D四種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大．A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物．回答下列問題．
（1）A₂B的電子式為．
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，用W的溶液（體積為1L，假設(shè)變化前后溶液體積變化忽略不計）組裝成原電池（如圖所示）．

在b電極上發(fā)生的反應(yīng)可表示為：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，則在a電極上發(fā)生的反應(yīng)可表示為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄．若電池工作一段時間后，a極消耗0.05mol Pb，則W的濃度由質(zhì)量分數(shù)39% （密度1.3g/cm³）變?yōu)?.07mol/L．
（3）金屬元素E是中學(xué)化學(xué)常見元素，位于元素周期表的第四周期．該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物．將E的單質(zhì)浸入ED₃溶液中（如圖甲所示），溶液由黃色逐漸變?yōu)闇\綠色，該反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（4）依據(jù)（3）中的反應(yīng)，可用單質(zhì)E和石墨為電極設(shè)計一個原電池，則在該原電池工作時，石墨一極發(fā)生的反應(yīng)可以表示為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．比較甲、乙兩圖，說明石墨除形成閉合回路外所起的作用是使還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)在電解質(zhì)溶液中的不同區(qū)域內(nèi)發(fā)生．

Answer 1

分析 有A、B、C、D四種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，可能為H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，可推知A為H元素，B為O元素，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物，應(yīng)為SO₂和SO₃，則C為S元素，故D應(yīng)為Cl元素．
（1）A₂B為H₂O，屬于共價化合物，分子中氧原子與H原子之間形成1對共用電子對；
（2）SO₂通入H₂O₂溶液中可被氧化為W，則W為H₂SO₄，b電極發(fā)生還原反應(yīng)，則a電極發(fā)生還原反應(yīng)，Pb失去電子生成PbSO₄；
反應(yīng)的總方程式為PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，計算消耗H₂SO₄的物質(zhì)的量，可得硫酸濃度減小量，根據(jù)c=$\frac{1000ρw}{M}$計算原溶液中硫酸物質(zhì)的量濃度，進而計算一段時間后硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）金屬元素E是中學(xué)化學(xué)常見元素，位于元素周期表的第四周期，該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物，則E為Fe元素，F(xiàn)e與氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵；
（4）石墨--鐵在氯化鐵電解質(zhì)溶液中形成原電池，F(xiàn)e為負極，失去電子生成Fe²⁺，石墨為正極，F(xiàn)e³⁺離子在正極獲得電子生成Fe²⁺．

解答 解：有A、B、C、D四種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，可能為H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，可推知A為H元素，B為O元素，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物，應(yīng)為SO₂和SO₃，則C為S元素，故D應(yīng)為Cl元素．
（1）A₂B為H₂O，屬于共價化合物，其電子式為：，
故答案為：；
（2）SO₂通入H₂O₂溶液中可被氧化為W，則W為H₂SO₄，b電極發(fā)生還原反應(yīng)，則a電極發(fā)生還原反應(yīng)，Pb失去電子生成PbSO₄，負極電極反應(yīng)式為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
反應(yīng)的總方程式為PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，a極消耗0.05mol Pb，則消耗0.1molH₂SO₄，已知溶液體積為1L，硫酸濃度減小量為$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，原H₂SO₄溶液的質(zhì)量分數(shù)39% （密度1.3g/cm³），則一段時間后溶液中c（H₂SO₄）=$\frac{1000×1.3×39%}{98}$mol/L-$\frac{0.1mol}{1L}$=5.07mol/L，
故答案為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；5.07；
（3）金屬元素E是中學(xué)化學(xué)常見元素，位于元素周期表的第四周期，該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物，則E為Fe元素，將Fe浸入到FeCl₃中，發(fā)生反應(yīng)為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，溶液由黃色逐漸變?yōu)闇\綠色，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）石墨--鐵在氯化鐵電解質(zhì)溶液中形成原電池，F(xiàn)e為負極，失去電子生成Fe²⁺，負極電極反應(yīng)式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，石墨為正極，F(xiàn)e³⁺離子在正極獲得電子生成Fe²⁺，正極電極反應(yīng)式為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．比較甲、乙兩圖，說明石墨除形成閉合回路外所起的作用是：使還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)在電解質(zhì)溶液中的不同區(qū)域內(nèi)發(fā)生，
故答案為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；使還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)在電解質(zhì)溶液中的不同區(qū)域內(nèi)發(fā)生．

點評 本題以元素推斷為載體，考查電子式、原電池原理的應(yīng)用、化學(xué)計算等，題目難度中等，正確推斷元素的種類為解答該題的關(guān)鍵，注意掌握原電池中電極方程式的書寫．