Question

A、B、C、D、E是中學化學常見的5種化合物，其中A、B是氧化物，單質X、Y是生活中常見的金屬，試劑1和試劑2分別為常見的酸或堿．相關物質間的轉化關系如下圖所示（部分反應物與產物已略去）：

請回答：
（1）①組成單質X的元素原子結構示意圖是______；
②組成單質Y的元素在周期表中的位置______．
（2）若試劑1為強堿溶液，則X與試劑1反應的離子方程式是______．
（3）①若試劑1和試劑2相同，且E溶液加熱蒸干并灼燒后可得到A，則A的化學式是______．
②將物質C溶于水，其溶液呈______（填“酸性”、“中性”或“堿性”），原因用離子方程式可表示為______．
（4）若試劑2為稀硫酸，工業上以E、稀硫酸和NaNO₂為原料制備高效凈水劑Y（OH）SO₄，且反應中有NO生成，寫出該反應的化學方程式______．
（5）請將D+Y→E的過程設計成一個能產生持續而穩定電流的原電池裝置（使用鹽橋），在框格內畫出實驗裝置圖，并在圖中標出電極和試劑的名稱．

Answer 1

解：（1）①A、B是氧化物，單質X、Y是生活中常見的金屬，則該反應是鋁熱反應，X的鋁，Y是鐵，A是氧化鐵，B是氧化鋁，X原子核外有13個電子，根據電子排布規律知，其原子結構示意圖為：；
故答案為：；
②Y是26號元素，該原子核外有4個電子層，最外層有2個電子，位于第四周期第VIII族，
故答案為：第四周期第 VIII族；
（2）若試劑1為強堿溶液，鋁和強堿溶液反應生成偏鋁酸鹽和氫氣，其離子反應方程式為：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO₂^-+3H₂↑；
（3）①若試劑1和試劑2相同，則試劑為酸溶液，且E溶液加熱蒸干并灼燒后可得到A，則該酸必須是鹽酸，加熱氯化亞鐵溶液，氯化亞鐵和氧氣反應生成氯化鐵，氯化鐵水解生成氫氧化鐵，灼燒氫氧化鐵得到氧化鐵，則A的化學式是Fe₂O₃，故答案為：Fe₂O₃；
②氯化鋁是強酸弱堿鹽，鋁離子水解導致溶液中氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，所以其溶液呈酸性，
故答案為：酸性，Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（4）若試劑2為稀硫酸，E是硫酸亞鐵，工業上以硫酸亞鐵、稀硫酸和NaNO₂為原料制備高效凈水劑Fe（OH）SO₄，且反應中有NO生成，則亞鐵離子被氧化生成鐵離子，所以其反應方程式為：2FeSO₄+2NaNO₂+H₂SO₄=2Fe（OH）SO₄+Na₂SO₄+2NO↑，故答案為：2FeSO₄+2NaNO₂+H₂SO₄=2Fe（OH）SO₄+Na₂SO₄+2NO↑；
（5）D中含有鐵離子，Y是Fe，E中含有亞鐵離子，將D+Y→E的過程設計成一個能產生持續而穩定電流的原電池裝置（使用鹽橋），則必須是鐵作負極，且負極的電解質溶液是硫酸亞鐵溶液，可以選石墨作正極，正極的電解質溶液是硫酸鐵溶液，所以其裝置圖為：
，故答案為：．
分析：（1）A、B是氧化物，單質X、Y是生活中常見的金屬，則該反應是鋁熱反應，X的鋁，Y是鐵，A是氧化鐵，B是氧化鋁，根據原子核外電子畫出X原子結構示意圖判斷Y在周期表中的位置；
（2）若試劑1為強堿，鋁和強堿反應生成偏鋁酸鹽和氫氣；
（3）①若試劑1和試劑2相同，且E溶液加熱蒸干并灼燒后可得到A，則A是氧化鐵；
②根據鹽的類型確定其溶液的酸堿性；
（4）根據反應物、生成物寫出反應方程式；
（5）失電子的金屬作負極，不如負極材料活潑的金屬或導電的非金屬作正極，負極上失電子，正極上得電子，據此設計原電池．
點評：本題考查元素化合物的推斷及物質的性質，正確推斷元素是解本題關鍵，原電池的設計是學習難點，根據原電池原理來設計即可，難度中等．