题目内容

已知X⁺、Y³⁺、Z^-、W^2-是短周期元素X、Y、Z、W形成的离子，下图中的甲、乙、丙均是由上述四种离子中的两种组成的化合物．

回答下列问题：
（1）通常状况下，Z的单质是一种黄绿色气体，工业上常用电解溶液C的方法制备该单质，制备反应的化学方程式是．
（2）①甲的化学式是，乙的化学式可能是（写一种即可）．
②若将溶液A与溶液B混合，产生白色沉淀，则该反应的离子方程式是．若W²和Z^-具有相同电子层结构，则乙的电子式是．
（3）Y单质可用来制造Y-空气燃料电池，该电池通常以溶液C或氢氧化钾溶液为电解质溶液，通入空气的电极为正极．
①若以溶液C为电解质溶液时，正极的反应式为．
②若以氢氧化钾溶液为电解质溶液时，电池的总反应式为__．

解：通常状况下，Z的单质是一种黄绿色气体可判断出Z为Cl₂；能与水反应反应后溶液的pH＜7，且满足X⁺、Y³⁺、Z^-、W^2-是短周期元素X、Y、Z、W形成的离子不难推出，甲为AlCl₃；同样满足上述条件反应后溶液的pH＞7的盐为Na₂S或Na₂O．
（1）工业上常用电解溶液C的方法制备该单质，C为NaCl，制备反应的化学方程式是2NaCl+2H₂O $\text{[math]}$ H₂↑+Cl₂↑+2NaOH；
故答案为：2NaCl+2H₂O $\text{[math]}$ H₂↑+Cl₂↑+2NaOH；
（2）①溶液A的pH＜7，溶液B的pH＞7，则甲为AlCl₃，乙为Na₂S或Na₂O，故答案为：AlCl₃；Na₂S或Na₂O；
②若将溶液A与溶液B混合，A为AlCl₃，B为Na₂S或Na₂O，混合反应产生白色沉淀，若B为氧化钠溶于水生成氢氧化钠，反应的离子方程式为：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；若B为Na₂S溶于水，铝离子和硫离子水解促进反应的离子方程式为：2Al³⁺+3S^2-+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑；若W²和Z^-具有相同电子层结构，判断W为S元素，则乙为Na₂S，电子式为：

；
故答案为：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓或2Al³⁺+3S^2-+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑；

；
（3）Y单质为Al，可用来制造Y-空气燃料电池，该电池通常以溶液C或氢氧化钾溶液为电解质溶液，通入空气的电极为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，正极电极反应为：
O₂+2H₂+4e^-=4OH^-；负极是Al失电子发生氧化反应，电极反应为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
①正极电极反应是氧气得到电子发生的还原反应，电极反应为：O₂+2H₂+4e^-=4OH^-；
故答案为：O₂+2H₂+4e^-=4OH^-；
②正极电极反应为：O₂+2H₂+4e^-=4OH^-；负极是Al失电子发生氧化反应，电极反应为Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；依据电子守恒嘉禾得到反应的化学方程式为：
4Al+3O₂+4KOH=4KalO₂+2H₂O；
故答案为：4Al+3O₂+4KOH=4KalO₂+2H₂O；
分析：X⁺、Y³⁺、Z^-、W^2-分别是短周期元素X、Y、Z、W形成的离子，Z的单质是一种黄绿色气体，则Z为Cl，则X为Na，由W^2-可知，W为O或S，由Y³⁺可知，Y应为Al，结合图中转化可知，溶液A的pH＜7，溶液B的pH＞7，则甲为AlCl₃，乙为Na₂S或Na₂O，溶液C的pH=7，则丙为NaCl，；
（1）通常状况下，Z的单质是一种黄绿色气体可判断出Z为Cl₂；
（2）能与水反应反应后溶液的pH＜7，且满足X⁺、Y³⁺、Z^-、W^2-是短周期元素X、Y、Z、W形成的离子不难推出，甲为AlCl₃；同样满足上述条件反应后溶液的pH＞7的盐为Na₂S或Na₂O．
点评：本题考查物质转化关系的分析判断，物质性质的应用，原子结构的分析判断是解题关键，盐类水解应用．原电池电极反应书写，离子性质的分析判断是解题关键，题目难度较大．