Question

【题目】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】
（1）Cl ；第三周期第IIIA族
（2）
（3）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
（4）Fe-2e-=Fe2+；4Fe2++10H2O+O2=4Fe（OH）3↓+8H+
（5）FeO
【解析】（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。（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 。（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↑。（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H2O H++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+。（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。