Question

6．表为元素周期表的一部分，请参照元素①～⑨在表中的位置，用化学用语回答下列问题：
（1）证明⑨的非金属性比⑧强的实验事实是酸性HClO₄＞H₂SO₄；
②的单质与③、⑧的最高价氧化物对应水化物的浓溶液都能发生反应，与⑧反应的化学方程式为C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O．
（2）现有Z、W两种中学化学中的常见物质，它们由①、③、④中的两种或三种元素组成．Z的浓溶液常温下能使铁钝化，由此可知Z的化学式为HNO₃；W中①、③两种元素的质量比为3：14，写出W的电子式；W与④的单质在催化剂、加热条件下发生的反应是工业制取Z的基础，写出该反应的化学方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）电动汽车的某种燃料电池，通常用NaOH作电解质，用⑥的单质、石墨作电极，在石墨电极一侧通入空气，该电池负极的电极反应Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
⑧的一种氧化物，通常情况为气体，是形成酸雨的主要原因之一，可利用某种燃料电池，通常用硫酸溶液作电解质，用石墨作电极，在一端通入空气，另一端通入该气体，该电池负极的电极反应SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺．该燃料电池的产物为H₂SO₄．

Answer 1

分析 由元素在周期表中位置，知①为H、②为C、③为N、④为O、⑤为Na、⑥为Al、⑦为Si、⑧为S、⑨为Cl．
（1）最高价含氧酸的酸性强弱等可以说明元素非金属性强弱；碳和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫与水；
（2）Z、W由H、N、O中的两种或三种元素组成．Z的浓溶液常温下能使铁钝化，则Z为硝酸；W中H、N两种元素的质量比为3：14，则H、N原子数目之比=$\frac{3}{1}$：$\frac{14}{14}$=3：1，故W为NH₃；氨气与氧气反应生成NO与水；
（3）通常用NaOH作电解质，用Al单质、石墨作电极，在石墨电极一侧通入空气，反应本质是Al与氢氧化钠反应，负极是Al失去电子，碱性条件下生成偏铝酸与水；
⑧的一种氧化物，通常情况为气体，是形成酸雨的主要原因之一，则为SO₂，用某种燃料电池，通常用硫酸溶液作电解质，用石墨作电极，在一端通入空气，另一端通入SO₂，该原电池本质是二氧化硫与氧气、水反应生成硫酸，该电池负极是二氧化硫失去生成生成硫酸根，由电荷守恒可知还生成氢离子

解答 解：由元素在周期表中位置，知①为H、②为C、③为N、④为O、⑤为Na、⑥为Al、⑦为Si、⑧为S、⑨为Cl．
（1）酸性HClO₄＞H₂SO₄可以说明元素非金属性Cl＞S；碳和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫与水，反应方程式为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案为：酸性HClO₄＞H₂SO₄；C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（2）Z、W由H、N、O中的两种或三种元素组成．Z的浓溶液常温下能使铁钝化，则Z为硝酸，化学式为HNO₃；W中H、N两种元素的质量比为3：14，则H、N原子数目之比=$\frac{3}{1}$：$\frac{14}{14}$=3：1，故W为NH₃，其电子式为：，氨气与氧气反应生成NO与水，反应方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：HNO₃；；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）通常用NaOH作电解质，用Al单质、石墨作电极，在石墨电极一侧通入空气，反应本质是Al与氢氧化钠反应，负极是Al失去电子，碱性条件下生成偏铝酸与水，负极电极反应式为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
⑧的一种氧化物，通常情况为气体，是形成酸雨的主要原因之一，则为SO₂，用某种燃料电池，通常用硫酸溶液作电解质，用石墨作电极，在一端通入空气，另一端通入SO₂，该原电池本质是二氧化硫与氧气、水反应生成硫酸，该燃料电池产物为硫酸，该电池负极是二氧化硫失去生成生成硫酸根，由电荷守恒可知还生成氢离子，负极电极反应式为：SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4H⁺；H₂SO₄ ．

点评 本题考查元素周期表与元素周期律、元素化合物推断、燃料电池等，（3）为易错点、难点，明确原电池反应本质是关键，难度中等．