Question

（1）4g D₂和20g ¹⁸O的單質(zhì)化合時(shí)最多能生成

 

g D₂O，這些D₂O分子中含

 

mol中子，含

 

個(gè)電子．氯元素在自然界中有質(zhì)量數(shù)為35和37的兩種核素，氯元素的相對原子質(zhì)量為35.5，則兩核素在自然界中的含量之比約為

 

．
（2）根據(jù)反應(yīng)2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺設(shè)計(jì)原電池，溶液中Fe³⁺向

 

（填“負(fù)極”或“正極”）遷移，正極反應(yīng)式為

 

．某航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池使用的電解質(zhì)溶液為一種強(qiáng)堿，電池總反應(yīng)方程式為：2H₂+2O₂═2H₂O．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為

 

．
（3）現(xiàn)在有NH₃、F₂、Cl₂、Na、Fe、Na₂O、Na₂O₂、SO₂、CO₂、NO₂等中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì)，根據(jù)它們與水是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)行分類如下：

據(jù)上面框圖回答下列問題：
淡黃色固體位于

 

組（填“A”→“E”），1mol該物質(zhì)與足量水反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：

 

；
A組中共有

 

種物質(zhì)，E組中共有

 

種物質(zhì)；
C組中某物質(zhì)須在高溫時(shí)才能與水蒸氣反應(yīng)，其化學(xué)方程式為

 

；
寫出B組中氣體物質(zhì)在工業(yè)上催化氧化的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：幾組未知物的檢驗(yàn),物質(zhì)的量的相關(guān)計(jì)算,設(shè)計(jì)原電池

專題：計(jì)算題,電化學(xué)專題,元素及其化合物

分析：（1）4g D₂和¹⁸O的單質(zhì)化合時(shí)需要氧氣的質(zhì)量為

4g

4g/mol

×

1

2

×36g/mol=18g＜20g，所以氧氣有剩余，根據(jù)氫氣的量計(jì)算生成水的質(zhì)量；一個(gè)水分子中含有12個(gè)中子，10個(gè)電子，據(jù)此計(jì)算中子、電子的量；
利用其平均相對原子質(zhì)量計(jì)算其在自然界中的含量之比；
（2）根據(jù)反應(yīng)2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺設(shè)計(jì)原電池，Cu失電子化合價(jià)升高，則Cu作負(fù)極、不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，放電時(shí)電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動；氫氧燃料堿性電池中，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水；
（3）淡黃色固體是過氧化鈉，過氧化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，溶液呈堿性，水既不是氧化劑也不是還原劑：
生成物的水溶液呈酸性的有二氧化硫、二氧化碳；
水既不是氧化劑也不是還原劑的有：氯氣、過氧化鈉、二氧化氮；
反應(yīng)中水作氧化劑的是鈉、鐵；
B中物質(zhì)在工業(yè)上催化氧化生成NO和水．

解答： 解：（1）4g D₂和¹⁸O的單質(zhì)化合時(shí)需要氧氣的質(zhì)量為

4g

4g/mol

×

1

2

×36g/mol=18g＜20g，所以氧氣有剩余，根據(jù)氫氣的質(zhì)量是4g、參加反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量是18g，則生成水的質(zhì)量是22g；水的物質(zhì)的量=氫氣的物質(zhì)的量=1mol，一個(gè)水分子中含有12個(gè)中子，10個(gè)電子，所以中子的物質(zhì)的量是12mol、電子的個(gè)數(shù)是10N_A；
氯元素在自然界中有質(zhì)量數(shù)為35和37的兩種核素的物質(zhì)的量分別是x、y，則平均摩爾質(zhì)量是33.5g/mol，則35.5=

35x+37y

x+y

，則x：y=3：1，物質(zhì)的量之比等于其個(gè)數(shù)之比，所以其個(gè)數(shù)之比為3：1，
故答案為：22；12；10N_A；3：1；
（2）根據(jù)反應(yīng)2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺設(shè)計(jì)原電池，Cu失電子化合價(jià)升高，則Cu作負(fù)極、不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，放電時(shí)電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，所以鐵離子向正極移動；氫氧燃料堿性電池中，負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：正極；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）現(xiàn)在有NH₃、F₂、Cl₂、Na、Fe、Na₂O、Na₂O₂、SO₂、CO₂、NO₂等中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì)，根據(jù)它們與水是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)行分類如下：
淡黃色固體是過氧化鈉，過氧化鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，溶液呈堿性，水既不是氧化劑也不是還原劑，故選E；該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1mol，其個(gè)數(shù)是N_A：
生成物的水溶液呈酸性的有二氧化硫、二氧化碳，所以A組有2種；
水既不是氧化劑也不是還原劑的有：氯氣、過氧化鈉、二氧化氮所以有三種；
反應(yīng)中水作氧化劑的是鈉、鐵，但鐵和水蒸氣在高溫下反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：4H₂O（g）+3Fe

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂；
B中物質(zhì)在工業(yè)上催化氧化生成NO和水，反應(yīng)方程式為4NH₃+5O₂

催化劑   .

高溫高壓

4NO+4H₂O，
故答案為：E；N_A；2；3；4H₂O（g）+3Fe

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂；4NH₃+5O₂

催化劑   .

高溫高壓

4NO+4H₂O．

點(diǎn)評：本題考查較綜合，涉及原電池設(shè)計(jì)、物質(zhì)的量的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)等知識點(diǎn)，根據(jù)元素化合價(jià)變化確定氧化還原反應(yīng)，知道原電池原理是解設(shè)計(jì)原電池的關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，題目難度不大．