Question

1．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B的氫化物在常溫下呈液態(tài)．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(jì)）組裝成原電池（如圖1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(shí)間后，a極消耗0.05mol Pb，則W的濃度由質(zhì)量分?jǐn)?shù)39% （密度1.3g•cm^-3）變?yōu)?.07mol•L^-1．
（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2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(jì)一個(gè)原電池，則在該原電池工作時(shí)，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 A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，可能為H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，A、B、C、D四種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，則A為H元素，B為O元素，B、C同主族且B、C同主族且B的氫化物在常溫下呈液態(tài)即是水或過氧化氫，則C為S元素，可形成CB₂應(yīng)為SO₂，D應(yīng)為Cl元素，
（1）A₂B的電子式，為共價(jià)化合物，即水的電子式為：；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，則w為H₂SO₄，形成鉛蓄電池；根據(jù)電極方程式計(jì)算消耗的硫酸，再求出剩余硫酸的濃度；
（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，石墨為正極，F(xiàn)e³⁺在正極獲得電子生成Fe²⁺，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe²⁺．

解答 解：（1）A₂B的電子式，即水的電子式為：，故答案為：；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，則w為H₂SO₄，形成鉛蓄電池，負(fù)極反應(yīng)為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，a極消耗0.05mol Pb，則消耗0.1molH₂SO₄，
已知溶液體積為1L，且H₂SO₄的濃度由質(zhì)量分?jǐn)?shù)39% （密度1.3g/cm³），則1L溶液中n（H₂SO₄）=$\frac{1000mL×1.3g/mL×39%}{98g/mol}$=5.17mol，
所以剩余的n（H₂SO₄）=5.07mol，則濃度為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，F(xiàn)e與氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，該反應(yīng)離子方程式為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，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，石墨為正極，F(xiàn)e³⁺在正極上得電子被還原，電極反應(yīng)式為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，沒有石墨時(shí)氧化還原反應(yīng)同時(shí)在金屬Fe上發(fā)生，有石墨時(shí)，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在Fe和石墨上發(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(diǎn)評(píng) 本題考查元素推斷和原電池原理的應(yīng)用，題目難度中等，注意正確推斷元素的種類為解答該題的關(guān)鍵，注意原電池中電解方程式的書寫．