Question

11．短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置如圖所示，B、D最外層電子數(shù)之和為12．回答下列問(wèn)題：

	A	B
C		D

（1）與元素B、D處于同一主族的第2-5周期元素單質(zhì)分別與H₂反應(yīng)生成1mol氣態(tài)氫化物對(duì)應(yīng)的熱量變化如下，其中能表示該主族第4周期元素的單質(zhì)生成1mol氣態(tài)氫化物所對(duì)應(yīng)的熱量變化是b（選填字母編號(hào)）．
a．吸收99.7kJ  b．吸收29.7kJ  c．放出20.6kJ   d．放出241.8kJ
（2）DB₂通過(guò)下列工藝流程可制化工業(yè)原料H₂DB₄和清潔能源H₂．

①查得：

化學(xué)鍵	H-H	Br-Br	H-Br
鍵能（kJ/mol）	436	194	362

試寫出通常條件下電解槽中發(fā)生總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2HBr（aq）=H₂（g）+Br₂（g）△H=+94kJ/mol
②根據(jù)資料：

化學(xué)式	Ag2SO4	AgBr
溶解度（g）	0.796	8.4×10-6

為檢驗(yàn)分離器的分離效果，取分離后的H₂DB₄溶液于試管，向其中逐滴加入AgNO₃溶液至充分反應(yīng)，若觀察到無(wú)淡黃色沉淀產(chǎn)生，最終生成白色沉淀，證明分離效果較好．
③在原電池中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e-=4H⁺+SO₄^2-．
④在電解過(guò)程中，電解槽陰極附近溶液pH變大（填“變大”、“變小”或“不變”）．
⑤將該工藝流程用總反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為：SO₂+2H₂O=H₂+H₂SO₄．該生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)有Br₂被循環(huán)利用或能源循環(huán)供給或獲得清潔能源（答一點(diǎn)即可）．
（3）溴及其化合物廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、纖維、塑料阻燃劑等，回答下列問(wèn)題：海水提溴過(guò)程中，向濃縮的海水中通入Cl₂，將其中的Br^-氧化，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴歧化為Br^-和BrO₃^-，其離子方程式為3 Br₂+6 CO₃^2-+3H₂O=5 Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-（或3 Br₂+3CO₃^2-=5 Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑）．

Answer 1

分析 由短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置，可知A、B處于第二周期，C、D處于第三周期，B、D同主族，二者最外層電子數(shù)之和為12，則B為O元素、D為S元素，可推知A為N元素、C為Si．
（1）同主族自上而下非金屬性減弱，單質(zhì)與氫氣反應(yīng)劇烈程度減小，反應(yīng)熱增大（考慮符號(hào)）；
（2）由工藝流程圖可知，原電池原理為SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，分離出硫酸，再電解：2HBr$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Br₂，獲得氫氣，電解得到的溴循環(huán)利用．
①電解槽中電解HBr，生成H₂與Br₂，反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與反應(yīng)熱書寫化學(xué)方程式；
②分離完全，硫酸中不含HBr，加入AgNO₃溶液，根據(jù)沉淀顏色判斷
③在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂在負(fù)極放電生成H₂SO₄；
④在電解過(guò)程中，電解槽陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e-=H₂↑，氫離子濃度降低；
⑤原電池總反應(yīng)為與電解池總反應(yīng)相加可得該工藝流程用總反應(yīng)的化學(xué)方程式；該生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)：溴可以循環(huán)利用，獲得清潔能源氫氣，缺點(diǎn)是：生成過(guò)程有有毒物質(zhì)，電解循環(huán)消耗能源大；
（3）海水提溴過(guò)程中，向濃縮的海水中通入氯氣，將其中的Br^-氧化，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴歧化為Br^-和BrO₃^-，同時(shí)生成HCO₃^-或CO₂．

解答 解：由短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置，可知A、B處于第二周期，C、D處于第三周期，B、D同主族，二者最外層電子數(shù)之和為12，則B為O元素、D為S元素，可推知A為N元素、C為Si．
（1）Se與O元素同族元素，同主族自上而下非金屬性減弱，單質(zhì)與氫氣反應(yīng)劇烈程度減小，反應(yīng)熱增大（考慮符號(hào)），故生成1mol硒化氫（H₂Se）反應(yīng)熱應(yīng)排在第二位，應(yīng)為+29.7kJ•mol^-1，
故答案為：b；
（2）由工藝流程圖可知，原電池原理為SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，分離出硫酸，再電解：2HBr$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Br₂，獲得氫氣，電解得到的溴循環(huán)利用．
①電解槽中電解HBr，生成H₂與Br₂，反應(yīng)方程式為2HBr=H₂+Br₂，由表中數(shù)據(jù)可知，△H=362kJ/mol×2-436kJ/mol-194kJ/mol=+94kJ/mol，故熱化學(xué)方程式為2HBr（aq）=H₂（g）+Br₂（g）△H=+94kJ/mol，
故答案為：2HBr（aq）=H₂（g）+Br₂（g）△H=+94kJ/mol；
②分離后的H₂SO₄溶液于試管，向其中逐滴加入AgNO₃溶液至充分反應(yīng)，若觀察到無(wú)淡黃色沉淀產(chǎn)生，最終生成白色沉淀，說(shuō)明分離效果較好，
故答案為：無(wú)淡黃色沉淀產(chǎn)生，最終生成白色沉淀；
③在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂在負(fù)極放電生成H₂SO₄，電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e-=4H⁺+SO₄^2-，故答案為：SO₂+2H₂O-2e-=4H⁺+SO₄^2-；
④在電解過(guò)程中，電解槽陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e-=H₂↑，氫離子濃度降低，溶液pH變大，
故答案為：變大；
⑤原電池中電池總反應(yīng)為SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，電解池中總反應(yīng)為2HBr=H₂+Br₂，故該工藝流程用總反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為：SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂，該生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)：溴可以循環(huán)利用，獲得清潔能源氫氣，
故答案為：SO₂+2H₂O=H₂+H₂SO₄；Br₂被循環(huán)利用或能源循環(huán)供給或獲得清潔能源；
（3）海水提溴過(guò)程中，向濃縮的海水中通入氯氣，將其中的Br^-氧化，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴在碳酸鈉溶液的歧化可把反應(yīng)理解為溴與水發(fā)生歧化，產(chǎn)生H⁺的被碳酸鈉吸收，反應(yīng)的離子方程式為3：Br₂+6 CO₃^2-+3H₂O=5 Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-（或3 Br₂+3CO₃^2-=5 Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑），
故答案為：Cl₂；3 Br₂+6 CO₃^2-+3H₂O=5 Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-（或3 Br₂+3CO₃^2-=5 Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑）．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合較大，涉及元素推斷、化學(xué)工藝流程、熱化學(xué)方程式、原電池及電解原理、海水提取溴等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，難度較大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握．