Question

【题目】X、Y、Z、M、Q、R是6种短周期元素，其原子半径及主要化合价如下表所示：

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

(1)单质铜和元素M的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

(2)元素Q、元素Z的含量影响钢铁性能，采用下图装置A在高温下将钢样中元素Q、元素Z转化为QO2、ZO2。

①气体a的成分是________________(填化学式)。

②若钢样中元素Z以FeZ的形式存在，在装置A中反应生成ZO2和稳定的黑色氧化物，则反应的化学方程式是：______________________________________________。

(3)用Z的最高价含氧酸W的溶液作电解质溶液(体积为1 L，假设反应前后溶液体积变化忽略不计)组装成原电池(如图所示)。则在a电极上发生的反应可表示为_________________。若电池工作一段时间后，a极消耗0.05 mol Pb，则W溶液的浓度由质量分数39%(密度为1.3 g/cm3)变为______mol/L(保留一位小数)。

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种短周期元素，图表中数据分析，原子半径大小可知X、Y、Z为同周期元素，且为第三周期元素，结合化合价判断分别为：Mg、Al、S，M、Q为第二周期元素，结合化合价判断分别为：N、C，R为H元素，结合元素周期律、物质的性质和问题分析解答。

详解：根据以上分析可知X、Y、Z、M、Q、R分别为：Mg、Al、S、N、C、H，则

(1)元素M的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液是稀硝酸，具有强氧化性，能与铜反应生成硝酸铜、NO和水，则发生反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。

(2)①该装置中C、S在A装置中被氧气反应生成二氧化碳、二氧化硫，还有部分氧气剩余，所以气体a的成分是SO2、CO2、O2；

②若钢样中S以FeS形式存在，在装置A中反应生成SO2和稳定的黑色氧化物，应该是四氧化三铁，Fe元素化合价由+2价变为+3价，-2价的S被氧化为+4价，结合电子得失守恒可知反应方程式为5O2＋3FeS3SO2＋Fe3O4；

(3)a电极是铅，b电极表面涂有二氧化铅，则a电极是负极，电解质溶液是硫酸，则在a电极上发生的反应可表示为Pb－2e－＋SO42－＝PbSO4。总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O，若电池工作一段时间后，a极消耗0.05 mol Pb，则消耗0.1mol硫酸。反应前硫酸的物质的量是，所以硫酸溶液的浓度变为（5.2mol－0.1mol）÷1L＝5.1mol/L。