Question

14．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质．如图1是元素周期表的一部分．

Ⅰ．（1）阴影部分元素N在元素周期表中的位置为第二周期VA族．
（2）请根据元素周期律进行推导：（用“＞”或“＜”表示）；
①酸性强弱：H₃AsO₄＜ H₃PO₄；沸点：HF＞ HCl
②根据同主族元素性质的相似性和递变性来对元素进行预测，关于Se的预测正确的是B
A．常温下Se单质是气体            B．Se最高价氧化物的水化物能和NaOH发生反应
C．氢化物的化学式为H₃Se           D．常见的氧化物只有SeO₃
③在一定条件下，S与H₂反应有一定限度（可理解为反应进行的程度），请判断：在相同条件下Se与H₂反应的限度比S与H₂反应限度更小（选填“更大”、“更小”或“相同”）．
Ⅱ．（1）Fe是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期，将Fe浸入FeCl₃溶液中，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⁺．若将以上反应设计成原电池，请写出负极反应方程式Fe-2e-=Fe²⁺
（2）燃料电池是目前正在探索的一种新型电池，它的工作原理是在燃料燃烧过程中将化学能直接转化为电能，甲烷燃料电池是目前已经使用的一种很有前途的能源利用方式．图2是以硫酸为电解质溶液的甲烷燃料电池的原理示意图，则正极的电极反应式为O₂+4H⁺+4e-=2H₂O，该电池工作过程中，H⁺的移动方向为从左到右（填“左”或“右”），若在电池工作过程中生成CO₂4.48L（标准状况下测定），则燃料电池中转移的电子为1.6mol．

Answer 1

分析 I．（1）阴影部分为周期表第ⅤA族，N元素处于第二周期VA族；
（2）①元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强；
HF分子之间含有氢键，沸点高于HCl；
②Se处于VIA族，沸点高于硫，最高价氧化物对应水化物为H₂SeO₄，能与氢氧化钠发生中和反应，其氢化物为H₂Se，见的氧化物有SeO₂、SeO₃；
③元素的非金属性越小，单质的氧化性越弱，与H₂反应限度越小；
Ⅱ．（1）Fe与FeCl₃溶液反应生成FeCl₂，原电池负极发生氧化反应，Fe在负极失去电子生成Fe²⁺；
（2）正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，酸性条件下生成水；
原电池中阳离子由原电池的负极向原电池的正极移动；
计算二氧化碳的物质的量，根据C元素化合价变化计算转移电子．

解答 解：I．（1）阴影部分为周期表第ⅤA族，N元素处于第二周期VA族，故答案为：第二周期VA族；
（2）①非金属性非金属性P＞As，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，故酸性：H₃AsO₄＜H₃PO₄；HF分子之间含有氢键，沸点高于HCl，
故答案为：＜；＞；
②A．Se处于VIA族，沸点高于硫，常温下Se单质是固体，故A错误；
B．最高价氧化物对应水化物为H₂SeO₄，能与氢氧化钠发生中和反应，故B正确；
C．最低负化合价为-2，氢化物为H₂Se，故C错误；
D．由硫元素氧化物可知，Se常见的氧化物有SeO₂、SeO₃，故D错误；
故选：B；
③非金属性Se＜S，元素的非金属性越小，单质的氧化性越弱，与H₂反应限度越小；
故答案为：更小；
Ⅱ．（1）Fe与FeCl₃溶液反应生成FeCl₂，反应离子方程式为：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，原电池负极发生氧化反应，Fe在负极失去电子生成Fe²，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe²⁺，
故答案为：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺；Fe-2e-=Fe²⁺；
（2）正极发生还原反应，氧气在正极获得电子，酸性条件下生成水，正极电极反应式为：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O；
原电池中阳离子由原电池的负极向原电池的正极移动，由图可知左侧为负极，右侧为正极，故该电池工作过程中，H⁺的移动方向为从左向右移动；
二氧化碳的物质的量为$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，C元素化合价由-4价升高为+4价，转移电子为0.2mol×8=1.6mol，
故答案为：O₂+4H⁺+4e-=2H₂O；左；右；1.6．

点评 本题考查元素周期表与元素周期律、原电池等，属于拼合型题目，侧重于考查学生综合运用化学知识的能力，题目难度不大，注意相关基础知识的积累．