Question

在構成宇宙萬物的一百多種元素中，金屬約占了80%，它們在現代工業和新材料、新技術研究中具有至關重要的意義．現有a、b、c、d四種金屬元素，a是人體內含量最多的金屬元素，b是地殼中含量最多的金屬元素，c是海水中含量最多的金屬元素，d是人類冶煉最多的金屬元素．
（1）元素a在元素周期表中的位置為

 

；a原子的核外能量不同的電子有

 

種．
（2）下列可以證明b、c金屬性強弱的是

 

．
A．最高價氧化物對應水化物的溶解性：b＜c
B．單質與水反應的劇烈程度：b＜c
C．相同條件下，氯化物水溶液的pH值：b＜c
D．c可以從b的氯化物水溶液中置換出b
（3）人類冶煉d的時候一般得到的是d的合金，潮濕環境中其表面會產生一層水膜，從而發生腐蝕．下列關于該腐蝕的說法正確的是

 

．
A．腐蝕過程中，一定會有氣體放出         
B．腐蝕過程中，d被氧化
C．在酸性條件下，負極的電極反應式為：2H⁺+2e→H₂
D．與電源的負極相連，可以防止發生這種腐蝕
（4）d單質在高溫下會與水蒸氣反應生成一種黑色固體和一種易燃性氣體，且每生成1mol該易燃氣體放出37.68kJ熱量，請寫出此反應的熱化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：金屬在元素周期表中的位置及其性質遞變的規律,金屬的電化學腐蝕與防護

專題：元素周期律與元素周期表專題,電化學專題

分析：a、b、c、d四種金屬元素，a是人體內含量最多的金屬元素，則為Ca；b是地殼中含量最多的金屬元素，b為Al；c是海水中含量最多的金屬元素，c為Na；d是人類冶煉最多的金屬元素，為Fe，
（1）根據Ca的電子層數和最外層電子數判斷在周期表中的位置；根據電子排布判斷電子的能量；
（2）A、金屬元素的最高價氧化物對應的水化物的堿性越強，則金屬性越強；
B、金屬元素的單質與水或酸反應越劇烈，則金屬性越強；
C、鹽的水解程度越大，則對應的堿的堿性越弱；
D、活潑金屬能將不活潑金屬從其鹽中置換出來；
（3）A．Fe發生吸氧腐蝕時，沒有氣體放出；
B．Fe的腐蝕過程中，Fe失電子被氧化；
C．在酸性條件下，負極為Fe失電子生成亞鐵離子；
D．與電源的負極相連，作陰極被保護；
（4）Fe與水蒸氣在高溫下生成氫氣和四氧化三鐵，反應方程式為3Fe（s）+4H₂O（g）→Fe₃O₄（s）+4H₂（g），根據生成1mol氫氣放出的熱量求反應熱，再寫出熱化學方程式．

解答： 解：a、b、c、d四種金屬元素，a是人體內含量最多的金屬元素，則為Ca；b是地殼中含量最多的金屬元素，b為Al；c是海水中含量最多的金屬元素，c為Na；d是人類冶煉最多的金屬元素，為Fe，
（1）a為Ca，原子序數為20，原子結構中有4個電子層、最外層電子數為2，則位于元素周期表中第四周期ⅡA族，a原子的核外能量不同的電子有1s、2s、2p、3s、3p、4s共6種；
故答案為：第四周期第ⅡA族；6；
（2）A、金屬元素的最高價氧化物對應的水化物的堿性越強，則失電子能力越強，金屬性越強，與最高價氧化物對應水化物的溶解性無關，故A錯誤；
B、金屬元素的單質與水或酸反應置換出氫氣越容易，則失電子能力越強，單質與水反應的劇烈程度：b＜c，則金屬性：b＜c，故B正確；
C、鹽溶液的PH越小，鹽的水解程度越大，則對應的堿的堿性越弱，其金屬元素的金屬性越弱，相同條件下，氯化物水溶液的pH值：b＜c，則金屬性b＜c，故C正確；
D、活潑金屬能將不活潑金屬從其鹽中置換出來，但是，Na與水能反應，Na不與溶液中的金屬離子反應，所以c不可以從b的氯化物水溶液中置換出b，故D錯誤．
故答案為：BC；
（3）A．Fe發生吸氧腐蝕時，沒有氣體放出，鐵發生析氫腐蝕是有氫氣生成，故A錯誤；
B．Fe的腐蝕過程中，形成原電池，Fe作負極失電子被氧化，故B正確；
C．在酸性條件下，負極為Fe失電子生成亞鐵離子，則負極電極反應式為：Fe-2e^-→Fe²⁺，故C錯誤；
D．與電源的負極相連，作陰極被保護，則Fe作陰極被保護，故D正確；
故答案為：BD；
（4）根據d單質在高溫下會與水蒸氣反應生成一種黑色固體和一種易燃性氣體，且每生成1mol該易燃氣體放出37.68kJ熱量，寫反應的熱化學方程式時注意標出物質的聚集狀態，故熱化學方程式為：3Fe（s）+4H₂O（g）→Fe₃O₄（s）+4H₂（g）△H=-150.72kJ/mol
故答案為：3Fe（s）+4H₂O（g）→Fe₃O₄（s）+4H₂（g）△H=-150.72kJ/mol．

點評：本題考查元素周期表的結構及應用、金屬的電化學腐蝕與防護、熱化學方程式的書寫，題目涉及的知識點較多，題目綜合性較強，注意把握金屬的判斷及原子結構與元素位置的關系為解答的關鍵，注重基礎知識的綜合應用考查，題目難度中等．