Question

A、B、C、D4种短周期元素的原子序数依次增大，其中A、C及B、D分别是同主族元素，又知两元素的质子数之和B、D是A、C的2倍，这4种元素的单质中有2种是气体，2种是固体．
（1）写出由B、C二元素所形成的原子个数比为1：1的化合物的电子式

 

，其晶体中存在的化学键种类有

 

．
（2）写出2种均由A、B、C、D4种元素所组成的化合物的化学式

 

，

 

，这2种化合物的水溶液发生反应的离子方程式为

 

．
（3）用A、B两元素的单质可制成新型的化学电源，已在美国阿波罗宇宙飞船中使用，其构造如下图所示，2个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电．①a是

 

极，电极反应式为

 

，②b是

 

极，电极反应式为

 

．
（4）已知每生成1mol液态A₂B放出286kJ的热量，又知该电池生成350gA₂B可发电1kW?h，则该电池的能量转化率为

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：

分析：A、B、C、D都是短周期元素，它们的原子序数依次增大，A、C及B、D分别属于同主族元素，又B、D两元素原子核内质子数之和是A、C两元素原子核质子数之和的2倍，四种元素所形成的单质中有2种是气体，2种是固体，能形成气体的元素有H、N、O、F、Cl元素，
如果D是Cl元素，则B是F元素，二者的核内质子数之和为26，A和C的质子数之和为13，且A和C属于同一主族元素，则没有符合条件的元素；
如果A是H元素，C的原子序数大于B，所以C是Na元素，B、D两元素原子核内质子数之和是A、C两元素原子核质子数之和的2倍，则B是O元素、D是S元素，氢气和氧气是气体、钠和硫属于固体，所以符合条件，所以A是H元素、B是O元素、C是Na元素、D是S元素，结合物质的结构和性质解答．

解答： 解：A、B、C、D都是短周期元素，它们的原子序数依次增大，A、C及B、D分别属于同主族元素，又B、D两元素原子核内质子数之和是A、C两元素原子核质子数之和的2倍，四种元素所形成的单质中有2种是气体，2种是固体，能形成气体的元素有H、N、O、F、Cl元素，
如果D是Cl元素，则B是F元素，二者的核内质子数之和为26，A和C的质子数之和为13，且A和C属于同一主族元素，则没有符合条件的元素；
如果A是H元素，C的原子序数大于B，所以C是Na元素，B、D两元素原子核内质子数之和是A、C两元素原子核质子数之和的2倍，则B是O元素、D是S元素，氢气和氧气是气体、钠和硫属于固体，所以符合条件，所以A是H元素、B是O元素、C是Na元素、D是S元素，
（1）由B、C两元素所形成的原子个数比为1：1的化合物是过氧化钠，过氧化钠的化学式为Na₂O₂，Na₂O₂是钠离子和过氧根离子构成的离子化合物，钠离子失电子形成阳离子，过氧根离子得到电子形成阴离子，电子式为；钠离子和过氧根离子之间存在离子键，氧原子和氧原子之间存在共价键，所以其晶体中存在的化学键有离子键和共价键，
故答案为：；离子键和共价键；
（2）由两种均由A、B、C、D四种元素所组成的化合物有硫酸氢钠和亚硫酸氢钠，硫酸氢钠和亚硫酸氢钠的化学式分别为：NaHSO₄、NaHSO₃，硫酸氢钠溶液呈强酸性，亚硫酸氢钠为强碱弱酸酸式盐，这两种化合物的水溶液之间发生反应的离子方程式为H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O，
故答案为：NaHSO₄；NaHSO₃；H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O；
（3）氢氧碱性燃料电池，负极发生氧化反应，氢气在负极放电，a为负极，电极反应式为2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正极发生还原反应，氧气在正极放电，b为正极，电极反应式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
故答案为：负，2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；正，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）1kW?h即3600kJ，则电池生成350gH₂O可发出能量3600kJ，则生成1mol水放出的能量为

3600

350 18

=185kJ，则电池的能量转化率为

185

286

×100%=64.7%，
故答案为：64.7%．

点评：本题考查了元素位置结构性质的相互关系及应用、原电池原理的应用等，熟悉短周期元素周期表及原子结构是解本题关键，根据原子结构及原子之间的关系确定元素，再根据物质的结构、性质来分析解答，注意硫酸氢钠溶液呈强酸性，题目难度中等．