Question

1．有A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大．A、B可形成A₂B和A₂B₂两种化合物，B、C同主族且B的氢化物在常温下呈液态．回答下列问题．
（1）A₂B的电子式为．
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，用W的溶液（体积为1L，假设变化前后溶液体积变化忽略不计）组装成原电池（如图1所示）在b电极上发生的反应可表示为：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，则在a电极上发生的反应可表示为Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄．若电池工作一段时间后，a极消耗0.05mol Pb，则W的浓度由质量分数39% （密度1.3g•cm^-3）变为5.07mol•L^-1．
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期．该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物．将E的单质浸入ED₃溶液中（如图2甲所示），溶液由黄色逐渐变为浅绿色，该反应的离子方程式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（4）依据（3）中的反应，可用单质E和石墨为电极设计一个原电池，则在该原电池工作时，石墨一极发生的反应可以表示为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；．比较甲、乙两图，说明石墨除形成闭合回路外所起的作用是使还原反应和氧化反应在电解质溶液中的不同区域内发生．

Answer 1

分析 A、B可形成A₂B和A₂B₂两种化合物，可能为H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大，则A为H元素，B为O元素，B、C同主族且B、C同主族且B的氢化物在常温下呈液态即是水或过氧化氢，则C为S元素，可形成CB₂应为SO₂，D应为Cl元素，
（1）A₂B的电子式，为共价化合物，即水的电子式为：；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，则w为H₂SO₄，形成铅蓄电池；根据电极方程式计算消耗的硫酸，再求出剩余硫酸的浓度；
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期，该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物，则E为Fe元素，Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁；
（4）石墨--铁在氯化铁电解质溶液中形成原电池，石墨为正极，Fe³⁺在正极获得电子生成Fe²⁺，Fe为负极，发生氧化反应生成Fe²⁺．

解答 解：（1）A₂B的电子式，即水的电子式为：，故答案为：；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，则w为H₂SO₄，形成铅蓄电池，负极反应为Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，a极消耗0.05mol Pb，则消耗0.1molH₂SO₄，
已知溶液体积为1L，且H₂SO₄的浓度由质量分数39% （密度1.3g/cm³），则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，则浓度为5.07mol/L，故答案为：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；5.07；
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期，该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物，则E为Fe元素，Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁，该反应离子方程式为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）石墨--铁在氯化铁电解质溶液中形成原电池，石墨为正极，Fe³⁺在正极上得电子被还原，电极反应式为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，没有石墨时氧化还原反应同时在金属Fe上发生，有石墨时，氧化反应和还原反应分别在Fe和石墨上发生．
故答案为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；使还原反应和氧化反应在电解质溶液中的不同区域内发生．

点评 本题考查元素推断和原电池原理的应用，题目难度中等，注意正确推断元素的种类为解答该题的关键，注意原电池中电解方程式的书写．