Question

如表列出了①～⑥六種元素在周期表中的位置：

族 周期	ⅠA							0
1		ⅡA	ⅢA	ⅣA	ⅤA	ⅥA	ⅦA
2		⑨		①	②	⑧
3	③	⑦	④			⑤	⑥

請按要求回答下列問題．
（1）元素②的單質結構式是

 

（2）元素①的最高價氧化物的電子式是

 

（3）用電子式表示③，⑧形成化合物的過程

 

（4）這三周期的五種種元素中，離子半徑最大的是

 

（填對應符號）
（5）元素④，⑨互為對角線，化學性質相似，請寫出⑨的最高價氧化物與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式

 

；
（6）在盛有水的小燒杯中加入元素③的單質，發生反應的離子方程式為

 

；向上述反應后的溶液中再加入元素④的單質，發生反應的化學方程式為

 

．
（7）④，⑦兩元素對應單質與氫氧化鈉溶液構成原電池，則負極電極反應

 

．
（8）新型高效的燃料電池采用鉑為電極材料，一個電極上分別通入①元素的10電子氣態氫化物，另一個電極通入⑧的單質，
①若電解質為KOH溶液，則負極電極反應

 

．KOH的物質的量

 

，（增加，減少或不變）若電解質是稀硫酸，則負極電極反應

 

．硫酸的物質的量

 

，（增加，減少或不變  ）
②電解質是熔融的碳酸鉀，則負極電極反應

 

．

Answer 1

考點：元素周期律和元素周期表的綜合應用,原電池和電解池的工作原理

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：根據元素在周期表中位置知，元素①～⑨分別是C、N、Na、Al、S、Cl、Mg、O、Be元素，
（1）元素②的單質為氮氣，氮氣分子中兩個氮原子之間共用3對電子；
（2）元素①的最高價氧化物是CO₂，C原子和每個O原子之間都共用兩對電子；
（3）③，⑧通過的得失電子形成Na₂O；
（4）電子層數越多，其離子半徑越大，電子層結構相同的離子，離子半徑隨著原子序數增大而減��；
（5）元素④，⑨互為對角線，化學性質相似，氧化鈹和氫氧化鈉溶液反應生成鹽和水；
（6）Na和水反應生成NaOH和氫氣；Al和NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（7）④，⑦兩元素對應單質與氫氧化鈉溶液構成原電池，鋁易失電子作負極，負極上鋁和氫氧根離子反應生成偏鋁酸根離子和氫氣；
（8）①元素的10電子氣態氫化物為CH₄，⑧的單質為O₂，
①若電解質為KOH溶液，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水；如果電解質是稀硫酸，則負極上甲烷失電子生成二氧化碳和氫離子；
②電解質是熔融的碳酸鉀，則負極上甲烷失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水．

解答： 解：根據元素在周期表中位置知，元素①～⑨分別是C、N、Na、Al、S、Cl、Mg、O、Be元素，
（1）元素②的單質為氮氣，氮氣分子中兩個氮原子之間共用3對電子，其結構式為N≡N，故答案為：N≡N；
（2）元素①的最高價氧化物是CO₂，C原子和每個O原子之間都共用兩對電子，其電子式為，故答案為：；
（3）③、⑧通過的得失電子形成Na₂O，其形成過程為，故答案為：；
（4）電子層數越多，其離子半徑越大，電子層結構相同的離子，離子半徑隨著原子序數增大而減小，所以這幾種離子中，離子半徑最大的是S ^2-，故答案為：S ^2-；
（5）元素④，⑨互為對角線，化學性質相似，氧化鈹和氫氧化鈉溶液反應生成鹽和水，離子方程式為Be+2OH^-=BeO₂^2-+H₂↑，故答案為：Be+2OH^-=BeO₂^2-+H₂↑；
（6）Na和水反應生成NaOH和氫氣，離子方程式為2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；Al和NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應方程式為
2NaOH+2Al+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
故答案為：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；2NaOH+2Al+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
（7）④，⑦兩元素對應單質與氫氧化鈉溶液構成原電池，鋁易失電子作負極，負極上鋁和氫氧根離子反應生成偏鋁酸根離子和水，電極反應式為Al-3e^-+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al-3e^-+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（8）①元素的10電子氣態氫化物為CH₄，⑧的單質為O₂，
①若電解質為KOH溶液，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，電池反應式為CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，所以隨著反應的進行，KOH的物質的量減少；如果電解質是稀硫酸，則負極上甲烷失電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應為
CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂↑+8H⁺，電池反應式為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O
，硫酸不參加反應，所以硫酸的量不變，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
CH₄+2H₂O-8e^-=CO₂↑+8H⁺；不變；
②電解質是熔融的碳酸鉀，則負極上甲烷失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O，故答案為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂+2H₂O．

點評：本題考查了元素周期表和元素周期律的綜合應用，較綜合，涉及原電池原理、離子反應、氧化還原反應、物質結構等知識點，根據元素化合價變化、離子方程式書寫規則、原電池原理等知識點分析解答，難點是電極反應式的書寫，要結合電解質特點書寫，特別是燃料電池電極反應式的書寫較難，要仔細揣摩，題目難度中等．