Question

C、D、G、I均为短周期元素形成的单质，D、G、I为常见非金属气态单质．D的最外层电子数是次外层电子数的3倍，C、G同周期，且最外层电子数相差4，它们的简单离子电子层结构不同．相互间有如下转化关系：

请填空：
（1）D与I能形成原子个数比为1：1的共价化合物，请写出其分子式：______；
G与I也能形成原子个数比为1：1的共价化合物，请写出其电子式：______．
（2）L是目前应用最广泛的金属，用碳棒作阳极，L作阴极，写出电解1L1mol?L^-1的E水溶液的化学方程式：______ 2KOH+Cl₂↑+H₂↑

Answer 1

【答案】分析：C、D、G、I均为短周期元素形成的单质，D、G、I为常见非金属气态单质．
D的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，则D原子有2个电子层，最外层电子数为6，则D原子为氧原子，所以D为氧气．E的水溶液电解生成F、I、G三种物质，电解质与水都发生电解，其中I、G是短周期元素形成的气体单质，说明，E的酸根电解生成气体，应生成氯气，所以另一种气体是氢气，F为碱，E为氯化物，即I、G为氢气和氯气，F为碱，E为氯化物；加热B生成氧气与氯化物，故B应为氯酸钾，E应为氯化钾，F应为氢氧化钾；C、G同周期，且最外层电子数相差4，则G应为氯气，I应为氢气，C、G原子的最外层电子数相差4，C的最外层电子数为3，它们的简单离子电子层结构不同，则C应为Al；电解A得铝与氧气，故A应为氧化铝；C与G反应生成H，故H应为氯化铝，H的水溶液与过量F反应生成J，A与过量F溶液反应生成J，J应为偏铝酸钾；C与K高温得到A与L，则K为氧化铁，L为铁．然后再进行验证符合转化关系．
解答：解：C、D、G、I均为短周期元素形成的单质，D、G、I为常见非金属气态单质．D的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，则D原子有2个电子层，最外层电子数为6，则D原子为氧原子，所以D为氧气．E的水溶液电解生成F、I、G三种物质，电解质与水都发生电解，其中I、G是短周期元素形成的气体单质，说明，E的酸根电解生成气体，应生成氯气，所以另一种气体是氢气，F为碱，E为氯化物，即I、G为氢气和氯气，F为碱，E为氯化物；加热B生成氧气与氯化物，故B应为氯酸钾，E应为氯化钾，F应为氢氧化钾；C、G同周期，且最外层电子数相差4，则G应为氯气，I应为氢气，C、G原子的最外层电子数相差4，C的最外层电子数为3，它们的简单离子电子层结构不同，则C应为Al；电解A得铝与氧气，故A应为氧化铝；C与G反应生成H，故H应为氯化铝，H的水溶液与过量F反应生成J，A与过量F溶液反应生成J，J应为偏铝酸钠；C与K高温得到A与L，则K为氧化铁或四氧化三铁，L为铁．然后再进行验证符合转化关系．
故A为氧化铝，B为氯酸钾，C为Al；D为氧气，E为氯化钾，F为氢氧化钾；G为氯气，H为氯化铝，I为氢气，J为偏铝酸钾；K为氧化铁或四氧化三铁，L为铁．
（1）D为氧气、I为氢气，D与I能形成原子个数比为1：1的共价化合物为H₂O₂．G为氯气，与I形成原子个数比为1：1的共价化合物为HCl，氢原子与氯原子之间形成1对共用电子对，电子式为，故答案为：H₂O₂；；
（2）用碳棒作阳极，Fe作阴极，电解1L1mol?L^-1的KCl水溶液，氯离子在阳极放电，生成氯气，水在阴极放电，生成氢气与氢氧根，反应的化学方程式2KCl+2H₂O2KOH+Cl₂↑+H₂↑．当溶液的pH=13时，溶液中c（KOH）=0.1mol/L，所以n（KOH）=0.1mol/L×1L=0.1mol，由电解方程式可知，生成氯气的物质的量为0.05mol，氯气体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L．将上述两电极材料调换，Fe为活性电极，在阳极上放电，生成亚铁离子，阳极上的电极反应为 Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案为：2KCl+2H₂O2KOH+Cl₂↑+H₂↑；1.12L；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（3）化合物K中含有组成单质L的元素，化合物中Fe元素的质量分数为70%，则氧元素的质量分数为30%，所以化学式中铁原子与氧原子个数之比为：=2：3，所以化合物K为Fe₂O₃，铝与氧化铁反应生成氧化铝与铁，反应的化学方程式是 Fe₂O₃+2AlAl₂O₃+2Fe，
故答案为：Fe₂O₃+2AlAl₂O₃+2Fe；
（4）A为氧化铝，F为氢氧化钾；J为偏铝酸钾，氧化铝与氢氧化钾反应生成偏铝酸钾与水，离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
点评：本题考查结构与位置关系、无机推断、电解等，难度中等，推断物质是关键，突破口为D的原子结构与电解E的水溶液生成三种物质，其中两种为气态单质．进行推断验证，是对元素化合物知识的综合考查与对学生能力的考查．需对基础知识全面掌握．