Question

3．有A、B、C、D四种短周期主族元素，其原子序数依次增大．A、B可形成A₂B和A₂B₂两种化合物，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃两种化合物．回答下列问题．

（1）A₂B₂的结构式为H-O-O-H．
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，用W的溶液（体积为1L，假设变化前后溶液体积变化忽略不计）组装成原电池（如图1所示）．在b电极上发生的反应可表示为：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，则在a电极上发生的反应可表示为Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄．电池工作一段时间后，a极消耗0.05mol Pb，则W的浓度由质量分数39% （密度1.3g/cm³）变为5.07mol/L．（小数点后保留两位）
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期．该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物．将E的单质浸入ED₃溶液中（如图2甲所示），该反应的离子方程式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（4）依据（3）中的反应，可用单质E和石墨为电极设计一个原电池，则在该原电池工作时，单质E一极发生的电极反应可以表示为Fe-2e^-=Fe²⁺．

Answer 1

分析 A、B可形成A₂B和A₂B₂两种化合物，可能为H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大，则A为H元素，B为O元素，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃两种化合物，应为SO₂和SO₃，则C为S元素，D应为Cl元素，
（1）A₂B₂为H₂O₂，为共价化合物；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，则w为H₂SO₄，形成铅蓄电池；
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期．该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物，则E为Fe元素；
（4）石墨--铁在氯化铁电解质溶液中形成原电池．

解答 解：A、B可形成A₂B和A₂B₂两种化合物，可能为H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，A、B、C、D四种短周期元素，其原子序数依次增大，则A为H元素，B为O元素，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃两种化合物，应为SO₂和SO₃，则C为S元素，D应为Cl元素．
（1）A₂B₂为H₂O₂，为共价化合物，电子式为，结构式为：H-O-O-H，故答案为：H-O-O-H；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，则w为H₂SO₄，形成铅蓄电池，负极反应为Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
反应的总方程式为PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，a极消耗0.05mol Pb，则消耗0.1molH₂SO₄，
已知溶液体积为1L，且H₂SO₄的浓度由质量分数39% （密度1.3g/cm³），则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，
则浓度为5.07mol/L，故答案为：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；5.07；   
（3）金属元素E是中学化学常见元素，位于元素周期表的第四周期．该元素可与D形成ED₂和ED₃两种化合物，则E为Fe元素，将Fe浸入到FeCl₃中，发生反应为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，溶液由黄色逐渐变为浅绿色，
故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）石墨--铁在氯化铁电解质溶液中形成原电池，铁做负极，发生反应为Fe-2e^-=Fe²⁺，在正极上得电子被还原，发生反应为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，氧化反应和还原反应分别在不同极上发生．
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺．

点评 本题考查元素推断和电化学知识，考查较为综合，题目难度中等，注意正确推断元素的种类为解答该题的关键．