Question

原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W四種元素的原子序數(shù)之和為32，在周期表中X是原子半徑最小的元素，Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族．
（1）W元素在元素周期表中的位置______．
（2）均由X、Y、Z三種元素組成的三種常見(jiàn)物質(zhì)A、B、C分別屬于酸、堿、鹽，其中含有離子鍵的物質(zhì)為______（填化學(xué)式）．
（3）由X、Y、Z、W四種元素中的三種組成的一種強(qiáng)酸，該強(qiáng)酸的稀溶液能與銅反應(yīng)，離子方程式為______．
（4）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以X₂、Y₂為電極反應(yīng)物，以HCl-NH₄Cl溶液為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池，試寫出該電池總反應(yīng)式______（用化學(xué)式表示，不要求配平），放電時(shí)H⁺移向______極（填“正”或“負(fù)”）
（5）由X、Y、Z、W和一種常見(jiàn)金屬元素組成相對(duì)分子質(zhì)量為392的化合物D，1mol D中含有6mol結(jié)晶水．對(duì)化合物A進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
a．取含有0.1mol D的溶液加入過(guò)量濃NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生白色沉淀和4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）無(wú)色刺激性氣味氣體．過(guò)一段時(shí)間白色沉淀變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；
b．另以含有0.1mol D的溶液，加入過(guò)量BaCl₂溶液產(chǎn)生46.6g白色沉淀，加鹽酸沉淀不溶解．
①D的化學(xué)式為______．
②在25℃下，測(cè)定濃度均為a mol/L的化合物B和D的混合溶液pH=7，且含金屬離子的濃度為b mol/L，則溶液中除H⁺、金屬離子外的陽(yáng)離子濃度為______mol/L．

Answer 1

【答案】分析：在周期表中X是原子半徑最小的元素，X應(yīng)為H元素，Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族，設(shè)Z的原子序數(shù)為x，短周期元素，則有（x-1）+x+（x+8）+1=32，x=8，故Y為N元素，Z為O元素，W為S元素．
（1）W為硫，在元素周期表中第三周期VIA族；
（2）H、N、O三種元素組成的含有離子鍵的物質(zhì)為NH₄NO₃；
（3）X、Y、Z、W四種元素中的三種組成的一種強(qiáng)酸，有硫酸和硝酸兩種，其中該強(qiáng)酸的稀溶液能與銅反應(yīng)，則應(yīng)為硝酸，根據(jù)硝酸的性質(zhì)可寫出反應(yīng)的離子方程式；
（4）根據(jù)反應(yīng)物和電解質(zhì)溶液可判斷反應(yīng)產(chǎn)物為NH₄Cl，原電池中，陽(yáng)離子向電源的正極移動(dòng)；
（5）①根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象可判斷化合物D含有Fe元素，為+2價(jià)，含有銨根離子以及硫酸根離子，結(jié)合質(zhì)量守恒和相對(duì)分子質(zhì)量為392可求知化學(xué)式；
②根據(jù)溶液電中性計(jì)算陽(yáng)離子濃度．
解答：解：在周期表中X是原子半徑最小的元素，X應(yīng)為H元素，Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族，設(shè)Z的原子序數(shù)為x，短周期元素，則有（x-1）+x+（x+8）+1=32，x=8，故Y為N元素，Z為O元素，W為S元素．
（1）W為硫，原子序數(shù)為16，根據(jù)核外電子排布：2、8、6，可知S在元素周期表的第三周期VIA族，故答案為：第三周期VIA族；
（2）H、N、O三種元素組成的含有離子鍵的物質(zhì)為NH₄NO₃，故答案為：NH₄NO₃；
（3）X、Y、Z、W四種元素中的三種組成的一種強(qiáng)酸，有硫酸和硝酸兩種，稀硫酸與銅不反應(yīng)，其中該強(qiáng)酸的稀溶液能與銅反應(yīng)，則應(yīng)為硝酸，
反應(yīng)為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）原電池反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，已知N₂+H₂→NH₃，在以HCl-NH₄Cl溶液為電解質(zhì)溶液應(yīng)生成NH₄Cl，原電池中，陽(yáng)離子向電源的正極移動(dòng)，故答案為：N₂+H₂+HCl→NH₄Cl；正；
（5）①0.1molD的溶液與過(guò)量濃NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）無(wú)色刺激性氣味氣體，該氣體為氨氣，則1molD中含有2molNH₄⁺離子，
產(chǎn)生白色沉淀，過(guò)一段時(shí)間白色沉淀變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明D中含有Fe²⁺，0.1molD的溶液，加入過(guò)量BaCl₂溶液產(chǎn)生46.6g白色沉淀，
加鹽酸沉淀不溶解，說(shuō)明該沉淀為BaSO₄，其物質(zhì)的量為，則1molD中含SO₄^2-離子2mol，
又化合物D的相對(duì)分子質(zhì)量為392，1molD中含有6mol結(jié)晶水，
則1molD中含F(xiàn)e的物質(zhì)的量為：，
所以D的化學(xué)式為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O，故答案為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O；
②根據(jù)題意知B為NH₃?H₂O，濃度均為a mol/L的化合物B和D中的溶液中，c（SO₄^2-）=2amol/L，c（Fe²⁺）=bmol/L，又混合溶根據(jù)溶液呈電中性可知：
c（NH₄⁺）+c（H⁺）+2c（Fe²⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-），則c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-）-2c（Fe²⁺）-c（H⁺）=（4a-2b）mol/L，故答案為：4a-2b．
點(diǎn)評(píng)：本題較為綜合，涉及元素推斷、離子方程式的書寫、電化學(xué)知識(shí)以及物質(zhì)的組成測(cè)定，具有一定難度，該題中推斷元素種類為關(guān)鍵，利用守恒的方法計(jì)算．