Question

现有A、B、C、D四种元素，其原子序数依次递增．已知，A、C为短周期非金属元素，其单质在常温下均为气体，两单质混合见光爆炸生成AC，AC溶液显强酸性．B、D为金属元素，B的原子序数为D的一半，D与C₂和AC溶液反应分别得DC₃和DC₂，烧碱溶液不能与D单质反应，而能与B单质反应．请回答下列问题：
（1）C的原子结构示意图为    ；B在周期表中的位置是    ．
（2）用电子式表示AC的形成过程    ．
（3）写出B单质与NaOH溶液反应的离子方程式    ．
（4）电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，右图是该方法处理污水的实验装置示意图（B、D金属单质作电极）．实验过程中，污水的pH始终保持在5.0～6.0之间．接通电源后，阴极产生的气体将污物带到水面形成浮渣而刮去，起到浮选净化作用；阳极产生的沉淀具有吸附性，吸附污物而沉积，起到凝聚净化作用．阳极的电极反应有两个，分别是2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑和    ．阳极区生成沉淀的离子方程式是    ．
（5）一定条件下，2mol B与3mol D的氧化物W恰好反应，则W的化学式    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）短周期非金属元素，其单质在常温下为气体的有：H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂，根据特征反应混合见光爆炸，即可确定气体A和C．B、D为金属元素，B的原子序数为D的一半，D与C₂和AC溶液反应分别得DC₃和DC₂，说明D的化合价有+2、+3价，则可推得D为Fe，进一步可推出B；
（2）AC化合物为HCl，电子式表示形成过程时，H原子和Cl原子通过共用电子对形成共价键；
（3）B单质是Al，根据铝的性质，与NaOH溶液反应时生成偏铝酸钠和氢气，配平后再改写成离子方程式；
（4）根据题意，电解池的阳极材料为Fe，阴极材料为Al．金属作阳极时，电极称为活性电极，由于金属失电子能力强于溶液中的阳离子，所以阳极上是活性电极自身先失去电子．根据Fe失去电子，确定出电极反应；
（5）根据题意，B单质是Al，D为Fe，结合反应中量的关系和原子守恒，写出方程式，确定产物的化学式．
解答：解：（1）短周期非金属元素，其单质在常温下为气体有：H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂，根据题意，A、C两单质混合见光爆炸生成AC，混合见光爆炸是H₂和Cl₂的特征反应，结合原子序数依次递增，则可确定A是H元素，单质是H₂，C是Cl元素，单质是Cl₂．化合物AC为HCl．D与C₂和AC溶液反应分别得DC₃和DC₂，即D与Cl₂和HCl溶液反应分别得DCl₃和DCl₂，可分析出金属D化合价具有+2、+3价，确定出D为Fe元素．Fe的原子序数为26，则B的原子序数为13，即B为Al元素．C是Cl，Cl的原子序数=核电荷数=核外电子数=17，故原子示意图为，B是Al，Al的原子序数=13，原子核外有3个电子层，最外层排布3个电子，根据电子层数=周期数，最外层电子数=主族序数，可得Al在周期表中位置为第三周期、第IIIA族，
故答案为：Cl ；第三周期第IIIA族；
（2）AC为化合物HCl，用电子式表示形成过程时，反应物用原子的电子式表示，生成物用化合物的电子式表示，符号用“→”符号，故表示为，
故答案为：；
（3）B单质是Al，根据铝的性质，与NaOH溶液反应时有水参与，生成偏铝酸钠和氢气，反应为Al+NaOH+H₂O→NaAlO₂+H₂↑，根据化合价升降法配平，Al由0价上升到+3价，上升3价，H₂中H由+1价降低为0价，总共降低2价，所以Al前面计量数为2，
H₂前面计量数为3，其它物质前计量数根据原子守恒配平即得方程式2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
改写离子方程式时Al、H₂是单质保留化学式，H₂O是弱电解质保留化学式，NaOH和NaAlO₂是易溶于水、易电离物质改成离子形式，再删除不参与离子反应的Na⁺，
即得离子方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）根据题意，电解池的阳极材料为Fe，阴极材料为Al．金属作阳极时，电极称为活性电极，由于金属失电子能力强于溶液中的阳离子，所以阳极上是活性电极自身先失去电子．电解池的阳极放电顺序是：活性电极＞Ag⁺＞Hg²⁺＞Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺等，因此阳极的另一个电极反应为Fe-2e^-=Fe²⁺．生成的Fe²⁺进入溶液中，溶液中Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓，来自水的电离H₂OH⁺+OH^-，Fe（OH）₂易被氧气氧化，反应为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃↓，上述三步反应合并即得总反应为4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺．
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
（5）根据题意，B单质是Al，D为Fe，2molAl与3molFe的氧化物反应为铝热反应，生成Fe和铝的氧化物，依据原子守恒，
2molAl生成1molAl₂O₃，1molAl₂O₃中共含有3mol氧原子，3mol氧原子只能来自于3molFe的氧化物中，因此Fe的氧化物中只含一个氧原子，
反应方程式为2Al+3FeO  Al₂O₃+3Fe，即D的氧化物W为FeO．
故答案为：FeO．
点评：本题考查元素周期表的推断、化学键、电解原理、铝热反应，综合性较强，解题的关键是要熟悉基本理论知识，具备一定的分析能力．