Question

19．A、B、C、D是四種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大．其中A、D元素同主族，B、C元素同周期；由A、B、C、D中的兩種元素可形成原子個(gè)數(shù)比為1：1的多種化合物，甲、乙、丙、丁為其中的四種，它們的元素組成如表所示：

化合物	甲	乙	丙	丁
組成元素	B、C	A、C	A、D	C、D

常溫下，甲物質(zhì)為氣體，密度略小于空氣；乙物質(zhì)為液體；丙物質(zhì)和丁物質(zhì)為固體且都為離子化合物．請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）丙物質(zhì)的化學(xué)式為NaH，丁物質(zhì)中陰離子與陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)之比為1：2．
（2）若標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L甲物質(zhì)完全燃燒放出的熱量為akJ，試寫出表示甲物質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂ （g）；△H=-4a kJ/mol．
（3）研究表明乙物質(zhì)具有弱酸性，則乙物質(zhì)在水中的電離方程式為H₂O₂?H⁺+HO₂^-．
（4）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是BA₃-CA的物質(zhì)為燃料的電池，并用該電池電解200mL一定濃度的NaCl與CuSO₄的混合溶液，其裝置如圖1：

①寫出ⅰ中通入該物質(zhì)這一極的電極反應(yīng)式CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
②理論上ⅱ中兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如坐標(biāo)圖2所示（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），寫出在t₁后，石墨電極上的電極反應(yīng)式2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；在t₂時(shí)所得溶液的pH約為1．

Answer 1

分析 A、B、C、D是四種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A、D元素同主族，二者形成原子個(gè)數(shù)1：1型離子化合物，含有金屬元素，非金屬元素，為ⅠA族元素，D的原子序數(shù)至少比A大3，可推知A為H、B為Na，丙為NaH；結(jié)合原子序數(shù)可知，B、C處于第二周期，A、C形成原子個(gè)數(shù)1：1的化合物乙為液態(tài)，乙應(yīng)為H₂O₂，則C為O元素；C、D形成原子個(gè)數(shù)1：1的離子化合物丁為Na₂O₂，B、C形成原子個(gè)數(shù)1：1的化合物甲為氣體，密度略小于空氣，甲應(yīng)為CO，則B為碳元素，據(jù)此解答．

解答 解：A、B、C、D是四種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大．A、D元素同主族，二者形成原子個(gè)數(shù)1：1型離子化合物，含有金屬元素，非金屬元素，為ⅠA族元素，D的原子序數(shù)至少比A大3，可推知A為H、B為Na，丙為NaH；結(jié)合原子序數(shù)可知，B、C處于第二周期，A、C形成原子個(gè)數(shù)1：1的化合物乙為液態(tài)，乙應(yīng)為H₂O₂，則C為O元素；C、D形成原子個(gè)數(shù)1：1的離子化合物丁為Na₂O₂，B、C形成原子個(gè)數(shù)1：1的化合物甲為氣體，密度略小于空氣，甲應(yīng)為CO，則B為碳元素，
（1）由上述分析可知，丙為NaH，丁為Na₂O₂，由過(guò)氧根離子與鈉離子構(gòu)成，陰離子與陽(yáng)離子的個(gè)數(shù)比為1：2；
故答案為：NaH；1：2；
（2）標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L CO完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的熱量為akJ，1molO完全燃燒放出的熱量=QakJ×$\frac{1mol×22.4L/mol}{5.6L}$=4QakJ，則CO燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂ （g）；△H=-4a kJ/mol，
故答案為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂ （g）；△H=-4a kJ/mol；
（3）研究表明H₂O₂物質(zhì)具有弱酸性，則H₂O₂物質(zhì)在水中的電離方程式為：H₂O₂?H⁺+HO₂^-，
故答案為：H₂O₂?H⁺+HO₂^-；
（4）某同學(xué)設(shè)計(jì)以CH₃OH物質(zhì)為燃料的電池，并用該電池電解200mL一定濃度NaCl與CuSO₄混合溶液，
①ⅰ中通入甲醇一極為負(fù)極，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②Fe為陰極，石墨為陽(yáng)極，開始陽(yáng)極生成的氣體為氯氣，陰極為銅離子放電生成Cu，氯離子放電完畢，水放電生成氧氣，當(dāng)溶液中銅離子放電完畢，實(shí)質(zhì)為電解水，陰極是氫離子放電生成氫氣，在0～t₁階段為電解氯化銅溶液，在t₁～t₂階段為電解硫酸銅溶液，
故在t₁后，石墨電極上的電極反應(yīng)式為2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；
在t₂時(shí)溶液中銅離子恰好放電完畢，t₁～t₂階段生成氧氣為336mL-224mL=112mL，其物質(zhì)的量為$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，由2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺可知，n（H⁺）=4n（O₂）=0.005mol×4=0.02mol，則c（H⁺）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，則此時(shí)溶液pH=-lg0.1=1，
故答案為：2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；1．

點(diǎn)評(píng) 本題比較綜合，涉及元素化合物推斷、原電池與電解原理、化學(xué)計(jì)算等，推斷元素及物質(zhì)是解題關(guān)鍵，需要學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．