Question

5．短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置如右上圖所示：B、D最外層電子數之和為12．
回答下列問題：

	A	B
C		D

（1）與元素B、D處于同一主族的第2-5周期元素單質分別與H₂反應生成1mol氣態(tài)氫化物對應的熱量變化如下，其中能表示該主族第4周期元素的單質生成1mol氣態(tài)氫化物所對應的熱量變化是b（選填字母編號）．
a．吸收99.7kJ  b．吸收29.7kJ  c．放出20.6kJ   d．放出241.8kJ
（2）DB₂通過下列工藝流程可制化工業(yè)原料H₂DB₄和清潔能源H₂．

①查得：

化學鍵	H-H	Br-Br	H-Br
鍵能（kJ/mol）	436	194	362

試寫出通常條件下電解槽中發(fā)生總反應的熱化學方程式：2HBr（aq）=H₂（g）+Br₂（g）△H=+94kJ/mol
②根據資料：

化學式	Ag2SO4	AgBr
溶解度（g）	0.796	8.4×10-6

為檢驗分離器的分離效果，取分離后的H₂DB₄溶液于試管，向其中逐滴加入AgNO₃溶液至充分反應，若觀察到無淡黃色沉淀出現，最終出現白色沉淀，證明分離效果較好．
③在原電池中，負極發(fā)生的反應式為SO₂+2H₂O-2e-=SO₄^2-+4H⁺．
④在電解過程中，電解槽陰極附近溶液pH變大（填“變大”、“變小”或“不變”）．
⑤將該工藝流程用總反應的化學方程式表示為：SO₂+2H₂O=H₂+H₂SO₄．該生產工藝的優(yōu)點有Br₂被循環(huán)利用或能源循環(huán)供給或獲得清潔能源（答一點即可）．
（3）溴及其化合物廣泛應用于醫(yī)藥、農藥、纖維、塑料阻燃劑等，回答下列問題：海水提溴過程中，向濃縮的海水中通入Cl₂，將其中的Br^-氧化，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴歧化為Br^-和BrO${\;}_{3}^{-}$，其離子方程式為3 Br₂+6 CO₃^2-+3H₂O=5 Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-（或3 Br₂+3CO₃^2-=5 Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑）．

Answer 1

分析 由短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置可知，A、B處于第二周期，C、D處于第三周期，B、D最外層電子數之和為12，二者同主族，故最外層電子數為6，則B為O元素，D為S元素，二者可以形成SO₂、SO₃兩種分子，且SO₂具有漂白性，由位置關系可知，A為N元素，C為Si元素．
（1）同主族自上而下非金屬性減弱，單質與氫氣反應劇烈程度減小，反應熱增大（考慮符號）；
（2）①由工藝流程圖可知，電解槽中電解HBr，生成H₂與Br₂，根據反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，計算該反應的反應熱，據此生成熱化學方程式；
②分離完全，硫酸中不含HBr；
③在原電池中，負極發(fā)生氧化反應，SO₂在負極放電生成H₂SO₄；
④在電解過程中，電解槽陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為2H⁺+2e-=H₂↑，氫離子濃度降低；
⑤原電池中電池總反應為SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，電解池中總反應為2HBr=H₂+Br₂，兩式相加可得該工藝流程用總反應的化學方程式，
該生產工藝的優(yōu)點：溴可以循環(huán)利用，獲得清潔能源氫氣，缺點是：生成過程有有毒物質，電解循環(huán)能源大；
（3）海水提溴過程中，向濃縮的海水中通入氯氣，將其中的Br^-氧化，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴歧化為Br^-和BrO₃^-，同時生成HCO₃^-或CO₂．

解答 解：由短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置可知，A、B處于第二周期，C、D處于第三周期，B、D同種主族，B、D最外層電子數之和為12，故最外層電子數為6，故B為O元素，D為S元素，二者可以形成SO₂、SO₃兩種分子，且SO₂具有漂白性，由位置關系可知，A為N元素，C為Si元素，
（1）Se與O元素同族元素，同主族自上而下非金屬性減弱，單質與氫氣反應劇烈程度減小，反應熱增大（考慮符號），故生成1mol硒化氫（H₂Se）反應熱應排在第二位，應為+29.7kJ•mol^-1，
故答案為：b；
（2）①由工藝流程圖可知，電解槽中電解HBr，生成H₂與Br₂，反應方程式為2HBr=H₂+Br₂，由表中數據可知，△H=362kJ/mol×2-436kJ/mol-194kJ/mol=+94kJ/mol，故熱化學方程式為2HBr（aq）=H₂（g）+Br₂（g）△H=+94kJ/mol，
故答案為：2HBr（aq）=H₂（g）+Br₂（g）△H=+94kJ/mol；
②分離后的H₂SO₄溶液于試管，向其中逐滴加入AgNO₃溶液至充分反應，若觀察到無淡黃色沉淀產生，最終生成白色沉淀，說明分離效果較好，
故答案為：無淡黃色沉淀產生，最終生成白色沉淀；
③在原電池中，負極發(fā)生氧化反應，SO₂在負極放電生成H₂SO₄，電極反應式為SO₂+2H₂O-2e-=4H⁺+SO₄^2-，故答案為：SO₂+2H₂O-2e-=4H⁺+SO₄^2-；
④在電解過程中，電解槽陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為2H⁺+2e-=H₂↑，氫離子濃度降低，溶液pH變大，故答案為：變大；
⑤原電池中電池總反應為SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，電解池中總反應為2HBr=H₂+Br₂，故該工藝流程用總反應的化學方程式表示為：SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂，該生產工藝的優(yōu)點：溴可以循環(huán)利用，獲得清潔能源氫氣，
故答案為：SO₂+2H₂O=H₂+H₂SO₄；Br₂被循環(huán)利用或能源循環(huán)供給或獲得清潔能源；
（3）海水提溴過程中，向濃縮的海水中通入氯氣，將其中的Br^-氧化，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴在碳酸鈉溶液的歧化可把反應理解為溴與水發(fā)生歧化，產生H⁺的被碳酸鈉吸收，反應的離子方程式為3：Br₂+6 CO₃^2-+3H₂O=5 Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-（或3 Br₂+3CO₃^2-=5 Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑），
故答案為：Cl₂；3 Br₂+6 CO₃^2-+3H₂O=5 Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-（或3 Br₂+3CO₃^2-=5 Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑）．

點評 本題綜合性較強，涉及元素推斷、化學工藝流程、反應熱、原電池及電解原理、海水提取溴、化學平衡移動等，側重于學生的分析能力的考查，難度較大，注意基礎知識的全面掌握．