Question

A、B、C、D、E是中学化学常见的5种化合物，其中A、B是氧化物，单质X、Y是生活中常见的金属，试剂1和试剂2分别为常见的酸或碱．相关物质间的转化关系如下图所示（部分反应物与产物已略去）：

请回答：
（1）①组成单质X的元素原子结构示意图是______；
②组成单质Y的元素在周期表中的位置______．
（2）若试剂1为强碱溶液，则X与试剂1反应的离子方程式是______．
（3）①若试剂1和试剂2相同，且E溶液加热蒸干并灼烧后可得到A，则A的化学式是______．
②将物质C溶于水，其溶液呈______（填“酸性”、“中性”或“碱性”），原因用离子方程式可表示为______．
（4）若试剂2为稀硫酸，工业上以E、稀硫酸和NaNO₂为原料制备高效净水剂Y（OH）SO₄，且反应中有NO生成，写出该反应的化学方程式______．
（5）请将D+Y→E的过程设计成一个能产生持续而稳定电流的原电池装置（使用盐桥），在框格内画出实验装置图，并在图中标出电极和试剂的名称．

Answer 1

【答案】分析：（1）A、B是氧化物，单质X、Y是生活中常见的金属，则该反应是铝热反应，X的铝，Y是铁，A是氧化铁，B是氧化铝，根据原子核外电子画出X原子结构示意图判断Y在周期表中的位置；
（2）若试剂1为强碱，铝和强碱反应生成偏铝酸盐和氢气；
（3）①若试剂1和试剂2相同，且E溶液加热蒸干并灼烧后可得到A，则A是氧化铁；
②根据盐的类型确定其溶液的酸碱性；
（4）根据反应物、生成物写出反应方程式；
（5）失电子的金属作负极，不如负极材料活泼的金属或导电的非金属作正极，负极上失电子，正极上得电子，据此设计原电池．
解答：解：（1）①A、B是氧化物，单质X、Y是生活中常见的金属，则该反应是铝热反应，X的铝，Y是铁，A是氧化铁，B是氧化铝，X原子核外有13个电子，根据电子排布规律知，其原子结构示意图为：；
故答案为：；
②Y是26号元素，该原子核外有4个电子层，最外层有2个电子，位于第四周期第VIII族，
故答案为：第四周期第 VIII族；
（2）若试剂1为强碱溶液，铝和强碱溶液反应生成偏铝酸盐和氢气，其离子反应方程式为：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案为：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）①若试剂1和试剂2相同，则试剂为酸溶液，且E溶液加热蒸干并灼烧后可得到A，则该酸必须是盐酸，加热氯化亚铁溶液，氯化亚铁和氧气反应生成氯化铁，氯化铁水解生成氢氧化铁，灼烧氢氧化铁得到氧化铁，则A的化学式是Fe₂O₃，故答案为：Fe₂O₃；
②氯化铝是强酸弱碱盐，铝离子水解导致溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度，所以其溶液呈酸性，
故答案为：酸性，Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（4）若试剂2为稀硫酸，E是硫酸亚铁，工业上以硫酸亚铁、稀硫酸和NaNO₂为原料制备高效净水剂Fe（OH）SO₄，且反应中有NO生成，则亚铁离子被氧化生成铁离子，所以其反应方程式为：2FeSO₄+2NaNO₂+H₂SO₄=2Fe（OH）SO₄+Na₂SO₄+2NO↑，故答案为：2FeSO₄+2NaNO₂+H₂SO₄=2Fe（OH）SO₄+Na₂SO₄+2NO↑；
（5）D中含有铁离子，Y是Fe，E中含有亚铁离子，将D+Y→E的过程设计成一个能产生持续而稳定电流的原电池装置（使用盐桥），则必须是铁作负极，且负极的电解质溶液是硫酸亚铁溶液，可以选石墨作正极，正极的电解质溶液是硫酸铁溶液，所以其装置图为：
，故答案为：．
点评：本题考查元素化合物的推断及物质的性质，正确推断元素是解本题关键，原电池的设计是学习难点，根据原电池原理来设计即可，难度中等．