Question

3．有A、B、C、D四種短周期主族元素，其原子序數(shù)依次增大．A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物．回答下列問題．

（1）A₂B₂的結(jié)構(gòu)式為H-O-O-H．
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，用W的溶液（體積為1L，假設(shè)變化前后溶液體積變化忽略不計(jì)）組裝成原電池（如圖1所示）．在b電極上發(fā)生的反應(yīng)可表示為：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，則在a電極上發(fā)生的反應(yīng)可表示為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄．電池工作一段時(shí)間后，a極消耗0.05mol Pb，則W的濃度由質(zhì)量分?jǐn)?shù)39% （密度1.3g/cm³）變?yōu)?.07mol/L．（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）
（3）金屬元素E是中學(xué)化學(xué)常見元素，位于元素周期表的第四周期．該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物．將E的單質(zhì)浸入ED₃溶液中（如圖2甲所示），該反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（4）依據(jù)（3）中的反應(yīng)，可用單質(zhì)E和石墨為電極設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，則在該原電池工作時(shí)，單質(zhì)E一極發(fā)生的電極反應(yīng)可以表示為Fe-2e^-=Fe²⁺．

Answer 1

分析 A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，可能為H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，A、B、C、D四種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，則A為H元素，B為O元素，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物，應(yīng)為SO₂和SO₃，則C為S元素，D應(yīng)為Cl元素，
（1）A₂B₂為H₂O₂，為共價(jià)化合物；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，則w為H₂SO₄，形成鉛蓄電池；
（3）金屬元素E是中學(xué)化學(xué)常見元素，位于元素周期表的第四周期．該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物，則E為Fe元素；
（4）石墨--鐵在氯化鐵電解質(zhì)溶液中形成原電池．

解答 解：A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，可能為H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，A、B、C、D四種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，則A為H元素，B為O元素，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物，應(yīng)為SO₂和SO₃，則C為S元素，D應(yīng)為Cl元素．
（1）A₂B₂為H₂O₂，為共價(jià)化合物，電子式為，結(jié)構(gòu)式為：H-O-O-H，故答案為：H-O-O-H；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，則w為H₂SO₄，形成鉛蓄電池，負(fù)極反應(yīng)為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
反應(yīng)的總方程式為PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，a極消耗0.05mol Pb，則消耗0.1molH₂SO₄，
已知溶液體積為1L，且H₂SO₄的濃度由質(zhì)量分?jǐn)?shù)39% （密度1.3g/cm³），則1L溶液中n（H₂SO₄）=$\frac{1000mL×1.3g/mL×39%}{98g/mol}$=5.17mol，
所以剩余的n（H₂SO₄）=5.07mol，
則濃度為5.07mol/L，故答案為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；5.07；   
（3）金屬元素E是中學(xué)化學(xué)常見元素，位于元素周期表的第四周期．該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物，則E為Fe元素，將Fe浸入到FeCl₃中，發(fā)生反應(yīng)為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，溶液由黃色逐漸變?yōu)闇\綠色，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）石墨--鐵在氯化鐵電解質(zhì)溶液中形成原電池，鐵做負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，在正極上得電子被還原，發(fā)生反應(yīng)為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在不同極上發(fā)生．
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查元素推斷和電化學(xué)知識(shí)，考查較為綜合，題目難度中等，注意正確推斷元素的種類為解答該題的關(guān)鍵．