Question

短周期A，B，C，D，E五種元素原子序數(shù)依次增大，A、B同主族，B、C、D三種元素原子形成的金屬陽離子電子層結(jié)構(gòu)相同，E元素原子最外層電子數(shù)等于A、B、C、D元素原子最外層電子數(shù)之和．A、B能形成原子個數(shù)比為1：1的離子化合物W，W易與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，回答下列問題：
（1）W的電子式

Na⁺[：H]^-

，W與水反應(yīng)的化學(xué)方程式

NaH+H₂O=NaOH+H₂↑

．
（2）若以C、D兩元素的單質(zhì)作為電極①以A、E組成的化合物為電解質(zhì)構(gòu)成原電池，則負(fù)極為

鎂

（填元素名稱），正極反應(yīng)式是

2H⁺+2e-=H₂↑

． ②以B元素最高價氧化物的水化物為電解質(zhì)構(gòu)成原電池，則負(fù)極為

鋁

（填元素名稱），負(fù)極反應(yīng)式是

2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O

．
（3）已知C單質(zhì)與E單質(zhì)可發(fā)生燃燒反應(yīng)，以H₂SO₄作為電解質(zhì)溶液設(shè)計成燃料電池，則負(fù)極反應(yīng)式是

Mg-2e-═Mg²⁺

，正極反應(yīng)式

Cl₂+2e-═2Cl^-

．

Answer 1

分析：先根據(jù)題目信息，推出各元素：
根據(jù)短周期B、C、D三種元素原子形成的金屬陽離子電子層結(jié)構(gòu)相同，說明B、C、D三種元素同周期且都是金屬，因B，C，D三種元素原子序數(shù)依次增大，只能分別是第三周期的鈉、鎂、鋁，而不是第二周期的鋰、鈹、硼（非金屬元素）；
根據(jù)A、B同主族，A的原子序數(shù)比小，A、B能形成原子個數(shù)比為1：1的離子化合物W，說明A為氫，W為氫化鈉；
根據(jù)E元素原子最外層電子數(shù)等于A、B、C、D元素原子最外層電子數(shù)之和，E的原子序數(shù)比鋁大，說明E為氯；
然后根據(jù)問題回答．

解答：解：由題意可知：A，B，C，D，E依次為：氫、鈉、鎂、鋁、氯，
（1）因氫化鈉是離子化合物，由Na⁺和H^-構(gòu)成，所以NaH的電子式為：Na⁺[：H]^-，氫化鈉易與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)：
NaH+H₂O=NaOH+H₂↑，故答案為：Na⁺[：H]^-；NaH+H₂O=NaOH+H₂↑；
（2）鎂、鋁和鹽酸形成原電池的自發(fā)氧化還原反應(yīng)是鎂和鹽酸的反應(yīng)，所以鎂作負(fù)極，金屬鋁作正極，正極是稀鹽酸中的氫離子得到電子化合價降低的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑；鎂、鋁和氫氧化鈉溶液形成原電池的自發(fā)氧化還原反應(yīng)是金屬鋁和氫氧化鈉的反應(yīng)，所以鋁作負(fù)極，金屬鎂作正極，電池總反應(yīng)和鋁與NaOH溶液的反應(yīng)相同：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，負(fù)極反應(yīng)式是：2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O，
故答案為：鎂；2H⁺+2e^-=H₂↑；鋁；2Al+8OH^--6e^-=2AlO₂^-+4H₂O．
（3）燃料電池工作時，鎂失電子是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為：Mg-2e^-═Mg²⁺；氯氣得電子是氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)．正極反應(yīng)式為：Cl₂+2e^-═2Cl^-，電解質(zhì)溶液是H₂SO₄，故答案為：Mg-2e^-═Mg²⁺；Cl₂+2e^-═2Cl^-．

點評：本題考查學(xué)生利用原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系來推斷元素，然后利用元素及其化合物的知識、原電池的有關(guān)原理解題，難度不小，推斷元素是解答本題的難點，應(yīng)學(xué)會利用假設(shè)和驗證的方法來解答．