Question

有A、B、C、D四种短周期元素，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）B在周期表中的位置

 

．
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，方程式为

 

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）电池总反应可表示为：PbO₂+Pb+2W═2PbSO₄+2H₂O．若电池中转移0.1mol电子时，则W的浓度由质量分数39%（密度1.3g?cm^-3）变为

 

 mol?L^-1．
（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），溶液由黄色逐渐变为浅绿色，该反应的离子方程式为

 

．
（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，石墨一极发生的反应可以表示为

 

．比较甲、乙两图，说明石墨除形成闭合回路外所起的作用是

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题,电化学专题

分析：（1）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，可能为H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，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，
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，则W为H₂SO₄；根据电极方程式计算消耗的硫酸，再求出剩余硫酸的浓度；
（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，Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁；
（4）石墨--铁在氯化铁电解质溶液中形成原电池，石墨为正极，Fe³⁺在正极获得电子生成Fe²⁺，Fe为负极，发生氧化反应生成Fe²⁺．

解答： 解：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，可能为H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，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）由上述分析可知，B为氧元素，在周期表中位置为第二周期ⅥA族，故答案为：第二周期ⅥA族；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化为W，则W为H₂SO₄，该反应的化学方程式为：SO₂+H₂O₂═H₂SO₄，
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）=

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：SO₂+H₂O₂═H₂SO₄；5.07mol/L；
（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，Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁，该反应离子方程式为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，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，石墨为正极，Fe³⁺在正极上得电子被还原，电极反应式为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，没有石墨时氧化还原反应同时在金属Fe上发生，有石墨时，氧化反应和还原反应分别在Fe和石墨上发生．
故答案为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；使还原反应和氧化反应在电解质溶液中的不同区域内发生．

点评：本题考查元素推断和原电池原理的应用，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，注意原电池中电解方程式的书写．