Question

（2009?湖北模擬）現有A、B、C、D四種元素，其原子序數依次遞增．已知，A、C為短周期非金屬元素，其單質在常溫下均為氣體，兩單質混合見光爆炸生成AC，AC溶液顯強酸性．B、D為金屬元素，B的原子序數為D的一半，D與C₂和AC溶液反應分別得DC₃和DC₂，燒堿溶液不能與D單質反應，而能與B單質反應．請回答下列問題：
（1）C的原子結構示意圖為

Cl

；B在周期表中的位置是

第三周期第IIIA族

．
（2）用電子式表示AC的形成過程

．
（3）寫出B單質與NaOH溶液反應的離子方程式

2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑

．
（4）電浮選凝聚法是工業上采用的一種污水處理方法，右圖是該方法處理污水的實驗裝置示意圖（B、D金屬單質作電極）．實驗過程中，污水的pH始終保持在5.0～6.0之間．接通電源后，陰極產生的氣體將污物帶到水面形成浮渣而刮去，起到浮選凈化作用；陽極產生的沉淀具有吸附性，吸附污物而沉積，起到凝聚凈化作用．陽極的電極反應有兩個，分別是2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑和

Fe-2e^-=Fe²⁺

．陽極區生成沉淀的離子方程式是

4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺

．
（5）一定條件下，2mol B與3mol D的氧化物W恰好反應，則W的化學式

FeO

．

Answer 1

分析：（1）短周期非金屬元素，其單質在常溫下為氣體的有：H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂，根據特征反應混合見光爆炸，即可確定氣體A和C．B、D為金屬元素，B的原子序數為D的一半，D與C₂和AC溶液反應分別得DC₃和DC₂，說明D的化合價有+2、+3價，則可推得D為Fe，進一步可推出B；
（2）AC化合物為HCl，電子式表示形成過程時，H原子和Cl原子通過共用電子對形成共價鍵；
（3）B單質是Al，根據鋁的性質，與NaOH溶液反應時生成偏鋁酸鈉和氫氣，配平后再改寫成離子方程式；
（4）根據題意，電解池的陽極材料為Fe，陰極材料為Al．金屬作陽極時，電極稱為活性電極，由于金屬失電子能力強于溶液中的陽離子，所以陽極上是活性電極自身先失去電子．根據Fe失去電子，確定出電極反應；
（5）根據題意，B單質是Al，D為Fe，結合反應中量的關系和原子守恒，寫出方程式，確定產物的化學式．

解答：解：（1）短周期非金屬元素，其單質在常溫下為氣體有：H₂、N₂、O₂、F₂、Cl₂，根據題意，A、C兩單質混合見光爆炸生成AC，混合見光爆炸是H₂和Cl₂的特征反應，結合原子序數依次遞增，則可確定A是H元素，單質是H₂，C是Cl元素，單質是Cl₂．化合物AC為HCl．D與C₂和AC溶液反應分別得DC₃和DC₂，即D與Cl₂和HCl溶液反應分別得DCl₃和DCl₂，可分析出金屬D化合價具有+2、+3價，確定出D為Fe元素．Fe的原子序數為26，則B的原子序數為13，即B為Al元素．C是Cl，Cl的原子序數=核電荷數=核外電子數=17，故原子示意圖為，B是Al，Al的原子序數=13，原子核外有3個電子層，最外層排布3個電子，根據電子層數=周期數，最外層電子數=主族序數，可得Al在周期表中位置為第三周期、第IIIA族，
故答案為：Cl ；第三周期第IIIA族；
（2）AC為化合物HCl，用電子式表示形成過程時，反應物用原子的電子式表示，生成物用化合物的電子式表示，符號用“→”符號，故表示為，
故答案為：；
（3）B單質是Al，根據鋁的性質，與NaOH溶液反應時有水參與，生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應為Al+NaOH+H₂O→NaAlO₂+H₂↑，根據化合價升降法配平，Al由0價上升到+3價，上升3價，H₂中H由+1價降低為0價，總共降低2價，所以Al前面計量數為2，
H₂前面計量數為3，其它物質前計量數根據原子守恒配平即得方程式2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
改寫離子方程式時Al、H₂是單質保留化學式，H₂O是弱電解質保留化學式，NaOH和NaAlO₂是易溶于水、易電離物質改成離子形式，再刪除不參與離子反應的Na⁺，
即得離子方程式2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）根據題意，電解池的陽極材料為Fe，陰極材料為Al．金屬作陽極時，電極稱為活性電極，由于金屬失電子能力強于溶液中的陽離子，所以陽極上是活性電極自身先失去電子．電解池的陽極放電順序是：活性電極＞Ag⁺＞Hg²⁺＞Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺等，因此陽極的另一個電極反應為Fe-2e^-=Fe²⁺．生成的Fe²⁺進入溶液中，溶液中Fe²⁺+2OH^-═Fe（OH）₂↓，來自水的電離H₂OH⁺+OH^-，Fe（OH）₂易被氧氣氧化，反應為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃↓，上述三步反應合并即得總反應為4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺．
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；4Fe²⁺+10H₂O+O₂=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
（5）根據題意，B單質是Al，D為Fe，2molAl與3molFe的氧化物反應為鋁熱反應，生成Fe和鋁的氧化物，依據原子守恒，
2molAl生成1molAl₂O₃，1molAl₂O₃中共含有3mol氧原子，3mol氧原子只能來自于3molFe的氧化物中，因此Fe的氧化物中只含一個氧原子，
反應方程式為2Al+3FeO 

高溫  .

Al₂O₃+3Fe，即D的氧化物W為FeO．
故答案為：FeO．

點評：本題考查元素周期表的推斷、化學鍵、電解原理、鋁熱反應，綜合性較強，解題的關鍵是要熟悉基本理論知識，具備一定的分析能力．