Question

【題目】X、Y、Z、M、Q、R是6種短周期元素，其原子半徑及主要化合價如下表所示：

元素代號	X	Y	Z	M	Q	R
原子半徑/nm	0.160	0.143	0.102	0.075	0.077	0.037
主要化合價	＋2	＋3	＋6，－2	＋5，－3	＋4，－4	＋1

(1)單質(zhì)銅和元素M的最高價氧化物對應的水化物的稀溶液發(fā)生反應的離子方程式為________________________________________________________________________。

(2)元素Q、元素Z的含量影響鋼鐵性能，采用下圖裝置A在高溫下將鋼樣中元素Q、元素Z轉(zhuǎn)化為QO2、ZO2。

①氣體a的成分是________________(填化學式)。

②若鋼樣中元素Z以FeZ的形式存在，在裝置A中反應生成ZO2和穩(wěn)定的黑色氧化物，則反應的化學方程式是：______________________________________________。

(3)用Z的最高價含氧酸W的溶液作電解質(zhì)溶液(體積為1 L，假設反應前后溶液體積變化忽略不計)組裝成原電池(如圖所示)。則在a電極上發(fā)生的反應可表示為_________________。若電池工作一段時間后，a極消耗0.05 mol Pb，則W溶液的濃度由質(zhì)量分數(shù)39%(密度為1.3 g/cm3)變?yōu)?/span>______mol/L(保留一位小數(shù))。

Answer 1

【答案】 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O O2、SO2、CO2 5O2＋3FeS3SO2＋Fe3O4 Pb－2e－＋SO=== PbSO4 5.1

【解析】分析：X、Y、Z、M、Q、R是6種短周期元素，圖表中數(shù)據(jù)分析，原子半徑大小可知X、Y、Z為同周期元素，且為第三周期元素，結(jié)合化合價判斷分別為：Mg、Al、S，M、Q為第二周期元素，結(jié)合化合價判斷分別為：N、C，R為H元素，結(jié)合元素周期律、物質(zhì)的性質(zhì)和問題分析解答。

詳解：根據(jù)以上分析可知X、Y、Z、M、Q、R分別為：Mg、Al、S、N、C、H，則

(1)元素M的最高價氧化物對應的水化物的稀溶液是稀硝酸，具有強氧化性，能與銅反應生成硝酸銅、NO和水，則發(fā)生反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。

(2)①該裝置中C、S在A裝置中被氧氣反應生成二氧化碳、二氧化硫，還有部分氧氣剩余，所以氣體a的成分是SO2、CO2、O2；

②若鋼樣中S以FeS形式存在，在裝置A中反應生成SO2和穩(wěn)定的黑色氧化物，應該是四氧化三鐵，Fe元素化合價由+2價變?yōu)?3價，-2價的S被氧化為+4價，結(jié)合電子得失守恒可知反應方程式為5O2＋3FeS3SO2＋Fe3O4；

(3)a電極是鉛，b電極表面涂有二氧化鉛，則a電極是負極，電解質(zhì)溶液是硫酸，則在a電極上發(fā)生的反應可表示為Pb－2e－＋SO42－＝PbSO4。總反應式為Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O，若電池工作一段時間后，a極消耗0.05 mol Pb，則消耗0.1mol硫酸。反應前硫酸的物質(zhì)的量是，所以硫酸溶液的濃度變?yōu)椋?/span>5.2mol－0.1mol）÷1L＝5.1mol/L。