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17.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)A2B的電子式為
(2)CB2通入A2B2溶液中可被氧化為W,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(如圖所示).

在b電極上發(fā)生的反應可表示為:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,則在a電極上發(fā)生的反應可表示為Pb-2e-+SO42-=PbSO4.若電池工作一段時間后,a極消耗0.05mol Pb,則W的濃度由質量分數39% (密度1.3g/cm3)變?yōu)?.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.將E的單質浸入ED3溶液中(如圖甲所示),溶液由黃色逐漸變?yōu)闇\綠色,該反應的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+
(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2Fe3++2e-=2Fe2+.比較甲、乙兩圖,說明石墨除形成閉合回路外所起的作用是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.

分析 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,可能為H2O、H2O2或Na2O、Na2O2,可推知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,故D應為Cl元素.
(1)A2B為H2O,屬于共價化合物,分子中氧原子與H原子之間形成1對共用電子對;
(2)SO2通入H2O2溶液中可被氧化為W,則W為H2SO4,b電極發(fā)生還原反應,則a電極發(fā)生還原反應,Pb失去電子生成PbSO4;
反應的總方程式為PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,計算消耗H2SO4的物質的量,可得硫酸濃度減小量,根據c=$\frac{1000ρw}{M}$計算原溶液中硫酸物質的量濃度,進而計算一段時間后硫酸的物質的量濃度;
(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,Fe為負極,失去電子生成Fe2+,石墨為正極,Fe3+離子在正極獲得電子生成Fe2+

解答 解: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,可能為H2O、H2O2或Na2O、Na2O2,可推知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,故D應為Cl元素.
(1)A2B為H2O,屬于共價化合物,其電子式為:
故答案為:
(2)SO2通入H2O2溶液中可被氧化為W,則W為H2SO4,b電極發(fā)生還原反應,則a電極發(fā)生還原反應,Pb失去電子生成PbSO4,負極電極反應式為:Pb-2e-+SO42-=PbSO4
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,硫酸濃度減小量為$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L,原H2SO4溶液的質量分數39% (密度1.3g/cm3),則一段時間后溶液中c(H2SO4)=$\frac{1000×1.3×39%}{98}$mol/L-$\frac{0.1mol}{1L}$=5.07mol/L,
故答案為:Pb-2e-+SO42-=PbSO4;5.07;
(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,將Fe浸入到FeCl3中,發(fā)生反應為Fe+2Fe3+=3Fe2+,溶液由黃色逐漸變?yōu)闇\綠色,
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,Fe為負極,失去電子生成Fe2+,負極電極反應式為:Fe-2e-=Fe2+,石墨為正極,Fe3+離子在正極獲得電子生成Fe2+,正極電極反應式為:2Fe3++2e-=2Fe2+.比較甲、乙兩圖,說明石墨除形成閉合回路外所起的作用是: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,
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 本題以元素推斷為載體,考查電子式、原電池原理的應用、化學計算等,題目難度中等,正確推斷元素的種類為解答該題的關鍵,注意掌握原電池中電極方程式的書寫.

練習冊系列答案
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