Question

A、B、C、D4種短周期元素的原子序數(shù)依次增大，其中A、C及B、D分別是同主族元素，又知兩元素的質(zhì)子數(shù)之和B、D是A、C的2倍，這4種元素的單質(zhì)中有2種是氣體，2種是固體．
（1）寫出由B、C二元素所形成的原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物的電子式

 

，其晶體中存在的化學(xué)鍵種類有

 

．
（2）寫出2種均由A、B、C、D4種元素所組成的化合物的化學(xué)式

 

，

 

，這2種化合物的水溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）用A、B兩元素的單質(zhì)可制成新型的化學(xué)電源，已在美國(guó)阿波羅宇宙飛船中使用，其構(gòu)造如下圖所示，2個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電．①a是

 

極，電極反應(yīng)式為

 

，②b是

 

極，電極反應(yīng)式為

 

．
（4）已知每生成1mol液態(tài)A₂B放出286kJ的熱量，又知該電池生成350gA₂B可發(fā)電1kW?h，則該電池的能量轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用

專題：

分析：A、B、C、D都是短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大，A、C及B、D分別屬于同主族元素，又B、D兩元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和是A、C兩元素原子核質(zhì)子數(shù)之和的2倍，四種元素所形成的單質(zhì)中有2種是氣體，2種是固體，能形成氣體的元素有H、N、O、F、Cl元素，
如果D是Cl元素，則B是F元素，二者的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和為26，A和C的質(zhì)子數(shù)之和為13，且A和C屬于同一主族元素，則沒(méi)有符合條件的元素；
如果A是H元素，C的原子序數(shù)大于B，所以C是Na元素，B、D兩元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和是A、C兩元素原子核質(zhì)子數(shù)之和的2倍，則B是O元素、D是S元素，氫氣和氧氣是氣體、鈉和硫?qū)儆诠腆w，所以符合條件，所以A是H元素、B是O元素、C是Na元素、D是S元素，結(jié)合物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)解答．

解答： 解：A、B、C、D都是短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大，A、C及B、D分別屬于同主族元素，又B、D兩元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和是A、C兩元素原子核質(zhì)子數(shù)之和的2倍，四種元素所形成的單質(zhì)中有2種是氣體，2種是固體，能形成氣體的元素有H、N、O、F、Cl元素，
如果D是Cl元素，則B是F元素，二者的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和為26，A和C的質(zhì)子數(shù)之和為13，且A和C屬于同一主族元素，則沒(méi)有符合條件的元素；
如果A是H元素，C的原子序數(shù)大于B，所以C是Na元素，B、D兩元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)之和是A、C兩元素原子核質(zhì)子數(shù)之和的2倍，則B是O元素、D是S元素，氫氣和氧氣是氣體、鈉和硫?qū)儆诠腆w，所以符合條件，所以A是H元素、B是O元素、C是Na元素、D是S元素，
（1）由B、C兩元素所形成的原子個(gè)數(shù)比為1：1的化合物是過(guò)氧化鈉，過(guò)氧化鈉的化學(xué)式為Na₂O₂，Na₂O₂是鈉離子和過(guò)氧根離子構(gòu)成的離子化合物，鈉離子失電子形成陽(yáng)離子，過(guò)氧根離子得到電子形成陰離子，電子式為；鈉離子和過(guò)氧根離子之間存在離子鍵，氧原子和氧原子之間存在共價(jià)鍵，所以其晶體中存在的化學(xué)鍵有離子鍵和共價(jià)鍵，
故答案為：；離子鍵和共價(jià)鍵；
（2）由兩種均由A、B、C、D四種元素所組成的化合物有硫酸氫鈉和亞硫酸氫鈉，硫酸氫鈉和亞硫酸氫鈉的化學(xué)式分別為：NaHSO₄、NaHSO₃，硫酸氫鈉溶液呈強(qiáng)酸性，亞硫酸氫鈉為強(qiáng)堿弱酸酸式鹽，這兩種化合物的水溶液之間發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O，
故答案為：NaHSO₄；NaHSO₃；H⁺+HSO₃^-=SO₂↑+H₂O；
（3）氫氧堿性燃料電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣在負(fù)極放電，a為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣在正極放電，b為正極，電極反應(yīng)式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
故答案為：負(fù)，2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；正，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（4）1kW?h即3600kJ，則電池生成350gH₂O可發(fā)出能量3600kJ，則生成1mol水放出的能量為

3600

350 18

=185kJ，則電池的能量轉(zhuǎn)化率為

185

286

×100%=64.7%，
故答案為：64.7%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了元素位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系及應(yīng)用、原電池原理的應(yīng)用等，熟悉短周期元素周期表及原子結(jié)構(gòu)是解本題關(guān)鍵，根據(jù)原子結(jié)構(gòu)及原子之間的關(guān)系確定元素，再根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)來(lái)分析解答，注意硫酸氫鈉溶液呈強(qiáng)酸性，題目難度中等．