Question

現(xiàn)有A、B、C、D四種元素，其原子序數(shù)依次遞增．已知，A、C為短周期非金屬元素，其單質(zhì)在常溫下均為氣體，兩單質(zhì)混合見光爆炸生成AC，AC溶液顯強(qiáng)酸性．B、D為金屬元素，B的原子序數(shù)為D的一半，D與C₂和AC溶液反應(yīng)分別得DC₃和DC₂，燒堿溶液不能與D單質(zhì)反應(yīng)，而能與B單質(zhì)反應(yīng)．請(qǐng)回答下列問題：
（1）C的原子結(jié)構(gòu)示意圖為______；B在周期表中的位置是______．
（2）用電子式表示AC的形成過程______．
（3）寫出B單質(zhì)與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式______．
（4）電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，右圖是該方法處理污水的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（B、D金屬單質(zhì)作電極）．實(shí)驗(yàn)過程中，污水的pH始終保持在5.0～6.0之間．接通電源后，陰極產(chǎn)生的氣體將污物帶到水面形成浮渣而刮去，起到浮選凈化作用；陽極產(chǎn)生的沉淀具有吸附性，吸附污物而沉積，起到凝聚凈化作用．陽極的電極反應(yīng)有兩個(gè)，分別是2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑和______．陽極區(qū)生成沉淀的離子方程式是______．
（5）一定條件下，2mol B與3mol D的氧化物W恰好反應(yīng)，則W的化學(xué)式______．

Answer 1

解：（1）短周期非金屬元素，其單質(zhì)在常溫下為氣體有：H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂，根據(jù)題意，A、C兩單質(zhì)混合見光爆炸生成AC，混合見光爆炸是H₂和Cl₂的特征反應(yīng)，結(jié)合原子序數(shù)依次遞增，則可確定A是H元素，單質(zhì)是H₂，C是Cl元素，單質(zhì)是Cl₂．化合物AC為HCl．D與C₂和AC溶液反應(yīng)分別得DC₃和DC₂，即D與Cl₂和HCl溶液反應(yīng)分別得DCl₃和DCl₂，可分析出金屬D化合價(jià)具有+2、+3價(jià)，確定出D為Fe元素．Fe的原子序數(shù)為26，則B的原子序數(shù)為13，即B為Al元素．C是Cl，Cl的原子序數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=17，故原子示意圖為，B是Al，Al的原子序數(shù)=13，原子核外有3個(gè)電子層，最外層排布3個(gè)電子，根據(jù)電子層數(shù)=周期數(shù)，最外層電子數(shù)=主族序數(shù)，可得Al在周期表中位置為第三周期、第IIIA族，
故答案為：Cl ；第三周期第IIIA族；
（2）AC為化合物HCl，用電子式表示形成過程時(shí)，反應(yīng)物用原子的電子式表示，生成物用化合物的電子式表示，符號(hào)用“→”符號(hào)，故表示為，
故答案為：；
（3）B單質(zhì)是Al，根據(jù)鋁的性質(zhì)，與NaOH溶液反應(yīng)時(shí)有水參與，生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)為Al+NaOH+H₂O→NaAlO₂+H₂↑，根據(jù)化合價(jià)升降法配平，Al由0價(jià)上升到+3價(jià)，上升3價(jià)，H₂中H由+1價(jià)降低為0價(jià)，總共降低2價(jià)，所以Al前面計(jì)量數(shù)為2，
H₂前面計(jì)量數(shù)為3，其它物質(zhì)前計(jì)量數(shù)根據(jù)原子守恒配平即得方程式2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
改寫離子方程式時(shí)Al、H₂是單質(zhì)保留化學(xué)式，H₂O是弱電解質(zhì)保留化學(xué)式，NaOH和NaAlO₂是易溶于水、易電離物質(zhì)改成離子形式，再刪除不參與離子反應(yīng)的Na⁺，
即得離子方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）根據(jù)題意，電解池的陽極材料為Fe，陰極材料為Al．金屬作陽極時(shí)，電極稱為活性電極，由于金屬失電子能力強(qiáng)于溶液中的陽離子，所以陽極上是活性電極自身先失去電子．電解池的陽極放電順序是：活性電極＞Ag⁺＞Hg²⁺＞Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺等，因此陽極的另一個(gè)電極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺．生成的Fe²⁺進(jìn)入溶液中，溶液中Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓，來自水的電離H₂OH⁺+OH^-，F(xiàn)e（OH）₂易被氧氣氧化，反應(yīng)為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃↓，上述三步反應(yīng)合并即得總反應(yīng)為4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺．
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
（5）根據(jù)題意，B單質(zhì)是Al，D為Fe，2molAl與3molFe的氧化物反應(yīng)為鋁熱反應(yīng)，生成Fe和鋁的氧化物，依據(jù)原子守恒，
2molAl生成1molAl₂O₃，1molAl₂O₃中共含有3mol氧原子，3mol氧原子只能來自于3molFe的氧化物中，因此Fe的氧化物中只含一個(gè)氧原子，
反應(yīng)方程式為2Al+3FeO Al₂O₃+3Fe，即D的氧化物W為FeO．
故答案為：FeO．
分析：（1）短周期非金屬元素，其單質(zhì)在常溫下為氣體的有：H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂，根據(jù)特征反應(yīng)混合見光爆炸，即可確定氣體A和C．B、D為金屬元素，B的原子序數(shù)為D的一半，D與C₂和AC溶液反應(yīng)分別得DC₃和DC₂，說明D的化合價(jià)有+2、+3價(jià)，則可推得D為Fe，進(jìn)一步可推出B；
（2）AC化合物為HCl，電子式表示形成過程時(shí)，H原子和Cl原子通過共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵；
（3）B單質(zhì)是Al，根據(jù)鋁的性質(zhì)，與NaOH溶液反應(yīng)時(shí)生成偏鋁酸鈉和氫氣，配平后再改寫成離子方程式；
（4）根據(jù)題意，電解池的陽極材料為Fe，陰極材料為Al．金屬作陽極時(shí)，電極稱為活性電極，由于金屬失電子能力強(qiáng)于溶液中的陽離子，所以陽極上是活性電極自身先失去電子．根據(jù)Fe失去電子，確定出電極反應(yīng)；
（5）根據(jù)題意，B單質(zhì)是Al，D為Fe，結(jié)合反應(yīng)中量的關(guān)系和原子守恒，寫出方程式，確定產(chǎn)物的化學(xué)式．
點(diǎn)評(píng)：本題考查元素周期表的推斷、化學(xué)鍵、電解原理、鋁熱反應(yīng)，綜合性較強(qiáng)，解題的關(guān)鍵是要熟悉基本理論知識(shí)，具備一定的分析能力．