Question

有A、B、C、D四種短周期元素，其原子序數依次增大．A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物．回答下列問題．

（1）B在周期表中的位置

 

．
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，方程式為

 

用W的溶液（體積為1L，假設變化前后溶液體積變化忽略不計）組裝成原電池（如圖1所示）電池總反應可表示為：PbO₂+Pb+2W═2PbSO₄+2H₂O．若電池中轉移0.1mol電子時，則W的濃度由質量分數39%（密度1.3g?cm^-3）變?yōu)?div id="1lbvjz1" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

 mol?L^-1．
（3）金屬元素E是中學化學常見元素，位于元素周期表的第四周期．該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物．將E的單質浸入ED₃溶液中（如圖2甲所示），溶液由黃色逐漸變?yōu)闇\綠色，該反應的離子方程式為

 

．
（4）依據（3）中的反應，可用單質E和石墨為電極設計一個原電池，則在該原電池工作時，石墨一極發(fā)生的反應可以表示為

 

．比較甲、乙兩圖，說明石墨除形成閉合回路外所起的作用是

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,位置結構性質的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題,電化學專題

分析：（1）A、B、C、D四種短周期主族元素，其原子序數依次增大，A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，可能為H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，則A為H元素，B為O元素，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物，應為SO₂和SO₃，則C為S元素，D應為Cl元素，
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，則W為H₂SO₄；根據電極方程式計算消耗的硫酸，再求出剩余硫酸的濃度；
（3）金屬元素E是中學化學常見元素，位于元素周期表的第四周期，該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物，則E為Fe元素，Fe與氯化鐵反應生成氯化亞鐵；
（4）石墨--鐵在氯化鐵電解質溶液中形成原電池，石墨為正極，Fe³⁺在正極獲得電子生成Fe²⁺，Fe為負極，發(fā)生氧化反應生成Fe²⁺．

解答： 解：A、B、C、D四種短周期主族元素，其原子序數依次增大，A、B可形成A₂B和A₂B₂兩種化合物，可能為H₂O、H₂O₂或Na₂O、Na₂O₂，則A為H元素，B為O元素，B、C同主族且可形成CB₂和CB₃兩種化合物，應為SO₂和SO₃，則C為S元素，D應為Cl元素，
（1）由上述分析可知，B為氧元素，在周期表中位置為第二周期ⅥA族，故答案為：第二周期ⅥA族；
（2）CB₂通入A₂B₂溶液中可被氧化為W，則W為H₂SO₄，該反應的化學方程式為：SO₂+H₂O₂═H₂SO₄，
反應的總方程式為PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，a極消耗0.05mol Pb，則消耗0.1molH₂SO₄，
已知溶液體積為1L，且H₂SO₄的濃度由質量分數39% （密度1.3g/cm³），則1L溶液中n（H₂SO₄）=

1000mL×1.3g/mL×39%

98g/mol

=5.17mol，
所以剩余的n（H₂SO₄）=5.07mol，
則濃度為5.07mol/L，
故答案為：SO₂+H₂O₂═H₂SO₄；5.07mol/L；
（3）金屬元素E是中學化學常見元素，位于元素周期表的第四周期，該元素可與D形成ED₂和ED₃兩種化合物，則E為Fe元素，Fe與氯化鐵反應生成氯化亞鐵，該反應離子方程式為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）石墨--鐵在氯化鐵電解質溶液中形成原電池，石墨為正極，Fe³⁺在正極上得電子被還原，電極反應式為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，沒有石墨時氧化還原反應同時在金屬Fe上發(fā)生，有石墨時，氧化反應和還原反應分別在Fe和石墨上發(fā)生．
故答案為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；使還原反應和氧化反應在電解質溶液中的不同區(qū)域內發(fā)生．

點評：本題考查元素推斷和原電池原理的應用，題目難度中等，注意正確推斷元素的種類為解答該題的關鍵，注意原電池中電解方程式的書寫．