Question

11．（1）已知A、B、C、D是四種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大．其中A、D元素同主族且A是原子半徑最小的元素，B、C元素同周期，B的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍；由A、B、C、D中的兩種元素可形成原子個(gè)數(shù)比為1：1的多種化合物，甲、乙、丙為其中的三種，它們的元素組成如表所示：

化合物	甲	乙	丙
組成元素	B、C	A、C	C、D

常溫下，甲物質(zhì)為有劇毒的氣體，密度略小于空氣；乙物質(zhì)為液體；丙物質(zhì)為固體且為離子化合物．
請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝杭椎幕瘜W(xué)式為CO，乙的化學(xué)式為H₂O₂，丙的化學(xué)式為Na₂O₂，其中丙中陰離子與陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)之比為1：2．
（2）工業(yè)上常用SO₂除去CO，生成物為S和CO₂．
已知：S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=a kJ/mol
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=b kJ/mol
則反應(yīng)SO₂（g）+2CO（g）=S （s）+2CO （g） 的△H=（2b-a）kJ/mol
（3）為了減少CO對(duì)大氣的污染，某研究性學(xué)習(xí)小組擬研究利用CO和H₂O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H₂．已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
則CO和H₂O（g）作用生成CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式為CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ•moL^-1
（4）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)CH₃OH燃料電池，并用該電池電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄的混合溶液，其裝置如圖：

①寫出ⅰ裝置中通入甲醇這一極的電極反應(yīng)式CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．
②理論上ⅱ中兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如坐標(biāo)圖所示（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），則曲線I表示陰極電極上的反應(yīng)情況（填“陰極”或“陽(yáng)極”）．寫出在t₁后，石墨電極上的電極反應(yīng)式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O （或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺）．

Answer 1

分析 （1）A、B、C、D是四種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大，其中A、D元素同主族且A是原子半徑最小的元素，所以A是氫元素，B、C元素同周期，B的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍，所以是碳；，由A、B、C、D中的兩種元素可形成原子個(gè)數(shù)比為1：1的多種化合物，甲物質(zhì)為有劇毒的氣體，密度略小于空氣；且B、C同周期，則甲是CO，所以B是C、C是O元素；
乙物質(zhì)為液體，乙是A、C元素組成，則乙是H₂O₂，D與A同一主族，且原子序數(shù)D大于C，所以D是Na元素；
由C、D組成，且原子個(gè)數(shù)之比為1：1，則丁是Na₂O₂，再結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)解答；
（2）①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=a kJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=b kJ/mol
由蓋斯定律目標(biāo)反應(yīng)的△H=2②-①；
（3）利用蓋斯定律，根據(jù)已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減；
（4）①甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下生成碳酸根離子與水；
②圖1中原電池通入甲醇的為負(fù)極，乙中石墨電極為陽(yáng)極、鐵電極為陰極，開始Cl^-在陽(yáng)極放電生成氯氣，陰極Cu²⁺放電生成Cu：Cu²⁺+2e^-=Cu，故圖2中Ⅰ表示陰極產(chǎn)生的氣體，Ⅱ表示陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體，t₁前電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極2Cl^--4e^-=Cl₂↑，陰極2Cu²⁺+4e^-=2Cu，t₁～t₂電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極2Cu²⁺+4e^-=2Cu，t₂點(diǎn)后電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極4H⁺+4e^-=2H₂↑．

解答 解：（1）A、B、C、D是四種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大，其中A、D元素同主族且A是原子半徑最小的元素，所以A是氫元素，B、C元素同周期，B的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍，所以是碳；，由A、B、C、D中的兩種元素可形成原子個(gè)數(shù)比為1：1的多種化合物，甲物質(zhì)為有劇毒的氣體，密度略小于空氣；且B、C同周期，則甲是CO，所以B是C、C是O元素；
乙物質(zhì)為液體，乙是A、C元素組成，則乙是H₂O₂，D與A同一主族，且原子序數(shù)D大于C，所以D是Na元素；
由C、D組成，且原子個(gè)數(shù)之比為1：1，則丁是Na₂O₂，甲的化學(xué)式為CO，乙的化學(xué)式為H₂O₂，丙的化學(xué)式為Na₂O₂，其中丙中陰離子與陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)之比為1：2，故答案為：CO；H₂O₂；Na₂O₂；1：2；
（2）①S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H=a kJ/mol
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=b kJ/mol
由蓋斯定律目標(biāo)反應(yīng)的△H=2②-①=（2b-a）kJ/mol，故答案為：2b-a；
（2）已知：①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566kJ•moL^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6KJ•moL^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②得2CO（g）+2H₂O（g）=2H₂（g）+2CO₂（g）△H=-566kJ•moL^-1-（-483.6KJ•moL^-1）=-82.4KJ•moL^-1．
即CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ•moL^-1，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=H₂（g）+CO₂（g）△H=-41.2KJ•moL^-1；
（4）①在燃料電池的中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，甲醇失電子的過(guò)程為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②圖1中原電池通入甲醇的為負(fù)極，乙中石墨電極為陽(yáng)極、鐵電極為陰極，開始Cl^-在陽(yáng)極放電生成氯氣，陰極Cu²⁺放電生成Cu：Cu²⁺+2e^-=Cu，故圖2中Ⅰ表示陰極產(chǎn)生的氣體，Ⅱ表示陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體，t₁前電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極2Cl^--4e^-=Cl₂↑，陰極2Cu²⁺+4e^-=2Cu，t₁～t₂電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極2Cu²⁺+4e^-=2Cu，t₂點(diǎn)后電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極4H⁺+4e^-=2H₂↑，
故答案為：陰極； 4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O  （或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了元素化合物的知識(shí)、電解池原理等知識(shí)點(diǎn)，電解硫酸銅和氯化鈉混合溶液時(shí)，明確離子的放電順序是解本題的關(guān)鍵，難度較大．