Question

短周期A，B，C，D，E五种元素原子序数依次增大，A、B同主族，B、C、D三种元素原子形成的金属阳离子电子层结构相同，E元素原子最外层电子数等于A、B、C、D元素原子最外层电子数之和．A、B能形成原子个数比为1：1的离子化合物W，W易与水发生氧化还原反应，回答下列问题：
（1）W的电子式

Na⁺[：H]^-

，W与水反应的化学方程式

NaH+H₂O=NaOH+H₂↑

．
（2）若以C、D两元素的单质作为电极①以A、E组成的化合物为电解质构成原电池，则负极为

镁

（填元素名称），正极反应式是

2H⁺+2e-=H₂↑

． ②以B元素最高价氧化物的水化物为电解质构成原电池，则负极为

铝

（填元素名称），负极反应式是

2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O

．
（3）已知C单质与E单质可发生燃烧反应，以H₂SO₄作为电解质溶液设计成燃料电池，则负极反应式是

Mg-2e-═Mg²⁺

，正极反应式

Cl₂+2e-═2Cl^-

．

Answer 1

分析：先根据题目信息，推出各元素：
根据短周期B、C、D三种元素原子形成的金属阳离子电子层结构相同，说明B、C、D三种元素同周期且都是金属，因B，C，D三种元素原子序数依次增大，只能分别是第三周期的钠、镁、铝，而不是第二周期的锂、铍、硼（非金属元素）；
根据A、B同主族，A的原子序数比小，A、B能形成原子个数比为1：1的离子化合物W，说明A为氢，W为氢化钠；
根据E元素原子最外层电子数等于A、B、C、D元素原子最外层电子数之和，E的原子序数比铝大，说明E为氯；
然后根据问题回答．

解答：解：由题意可知：A，B，C，D，E依次为：氢、钠、镁、铝、氯，
（1）因氢化钠是离子化合物，由Na⁺和H^-构成，所以NaH的电子式为：Na⁺[：H]^-，氢化钠易与水发生氧化还原反应：
NaH+H₂O=NaOH+H₂↑，故答案为：Na⁺[：H]^-；NaH+H₂O=NaOH+H₂↑；
（2）镁、铝和盐酸形成原电池的自发氧化还原反应是镁和盐酸的反应，所以镁作负极，金属铝作正极，正极是稀盐酸中的氢离子得到电子化合价降低的还原反应，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑；镁、铝和氢氧化钠溶液形成原电池的自发氧化还原反应是金属铝和氢氧化钠的反应，所以铝作负极，金属镁作正极，电池总反应和铝与NaOH溶液的反应相同：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，负极反应式是：2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O，
故答案为：镁；2H⁺+2e^-=H₂↑；铝；2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O．
（3）燃料电池工作时，镁失电子是还原剂，发生氧化反应，负极反应式为：Mg-2e^-═Mg²⁺；氯气得电子是氧化剂，发生还原反应．正极反应式为：Cl₂+2e^-═2Cl^-，电解质溶液是H₂SO₄，故答案为：Mg-2e^-═Mg²⁺；Cl₂+2e^-═2Cl^-．

点评：本题考查学生利用原子结构的关系来推断元素，然后利用元素及其化合物的知识、原电池的有关原理解题，难度不小，推断元素是解答本题的难点，应学会利用假设和验证的方法来解答．