Question

17．A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大．其中A、D元素同主族，B、C元素同周期；由A、B、C、D中的两种元素可形成原子个数比为1：1的多种化合物，甲、乙、丙、丁为其中的四种，它们的元素组成如下表所示：

化合物	甲	乙	丙	丁
组成元素	B、C	A、C	A、D	C、D

常温下，甲物质为气体，密度略小于空气；乙物质为液体；丙物质和丁物质为固体且都为离子化合物．请填写下列空白：
（1）丙物质的化学式为NaH，丁物质中阴离子与阳离子的个数之比为1：2．
（2）研究表明乙物质具有弱酸性，则乙物质在水中的电离方程式为H₂O₂?H⁺+HO₂^-．
（3）某同学设计了一个以结构简式为 BA₃-CA的物质为燃料的电池，并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄的混合溶液，其装置如图1：

①写出ⅰ中通入该物质这一极的电极反应式CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．
②理论上ⅱ中两极所得气体的体积随时间变化的关系如坐标图2所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t₁后，石墨电极上的电极反应式2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；；原混合液中CuSO₄溶液物质的量浓度为0.1 mol/L．

Answer 1

分析 A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大．A、D元素同主族，二者形成原子个数1：1型离子化合物，含有金属元素，非金属元素，为ⅠA族元素，D的原子序数至少比A大3，可推知A为H、B为Na，丙为NaH；结合原子序数可知，B、C处于第二周期，A、B形成原子个数1：1的化合物甲为气体，密度略小于空气，甲应为C₂H₂，则B为碳元素；A、C形成原子个数1：1的化合物乙为液态，乙应为H₂O₂，则C为O元素；C、D形成原子个数1：1的离子化合物丁为Na₂O₂，据此解答．

解答 解：A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大．A、D元素同主族，二者形成原子个数1：1型离子化合物，含有金属元素，非金属元素，为ⅠA族元素，D的原子序数至少比A大3，可推知A为H、B为Na，丙为NaH；结合原子序数可知，B、C处于第二周期，A、B形成原子个数1：1的化合物甲为气体，密度略小于空气，甲应为C₂H₂，则B为碳元素；A、C形成原子个数1：1的化合物乙为液态，乙应为H₂O₂，则C为O元素；C、D形成原子个数1：1的离子化合物丁为Na₂O₂．
（1）由上述分析可知，丙为NaH，丁为Na₂O₂，由过氧根离子与钠离子构成，阴离子与阳离子的个数比为1：2；
故答案为：NaH；1：2；
（2）研究表明H₂O₂物质具有弱酸性，则H₂O₂物质在水中的电离方程式为：H₂O₂?H⁺+HO₂^-，
故答案为：H₂O₂?H⁺+HO₂^-；
（3）某同学设计以CH₃OH物质为燃料的电池，并用该电池电解200mL一定浓度NaCl与CuSO₄混合溶液，
①ⅰ中通入甲醇一极为负极，碱性条件下生成碳酸根与水，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②Fe为阴极，石墨为阳极，开始阳极生成的气体为氯气，阴极为铜离子放电生成Cu，氯离子放电完毕，水放电生成氧气，当溶液中铜离子放电完毕，实质为电解水，阴极是氢离子放电生成氢气，在0～t₁阶段为电解氯化铜溶液，在t₁～t₂阶段为电解硫酸铜溶液，
故在t₁后，石墨电极上的电极反应式为2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；
0～t₁阶段电解生成氯气为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，在t₂时溶液中铜离子恰好放电完毕，t₁～t₂阶段生成氧气为336mL-224mL=112mL，其物质的量为$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，根据电子转移守恒，n（Cu²⁺）=$\frac{0.01mol×2+0.005mol×4}{2}$=0.02mol，故原混合液中CuSO₄溶液物质的量浓度为$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L
故答案为：2 H₂O-4e^-=O₂↑+4 H⁺；0.1．

点评 本题比较综合，涉及元素化合物推断、原电池与电解原理、化学计算等，推断元素及物质是解题关键，需要学生熟练掌握基础知识，难度中等．