Question

（2010?聊城一模）原子序數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

第三周期VIA族

．
（2）均由X、Y、Z三種元素組成的三種常見物質A、B、C分別屬于酸、堿、鹽，其中含有離子鍵的物質為

NH₄NO₃

（填化學式）．
（3）由X、Y、Z、W四種元素中的三種組成的一種強酸，該強酸的稀溶液能與銅反應，離子方程式為

3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

．
（4）有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以X₂、Y₂為電極反應物，以HCl-NH₄Cl溶液為電解質溶液制造新型燃料電池，試寫出該電池總反應式

N₂+H₂+HCl→NH₄Cl

（用化學式表示，不要求配平），放電時H⁺移向

正

極（填“正”或“負”）
（5）由X、Y、Z、W和一種常見金屬元素組成相對分子質量為392的化合物D，1mol D中含有6mol結晶水．對化合物A進行如下實驗：
a．取含有0.1mol D的溶液加入過量濃NaOH溶液并加熱，產生白色沉淀和4.48L（標準狀況）無色刺激性氣味氣體．過一段時間白色沉淀變為灰綠色，最終變為紅褐色；
b．另以含有0.1mol D的溶液，加入過量BaCl₂溶液產生46.6g白色沉淀，加鹽酸沉淀不溶解．
①D的化學式為

（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O

．
②在25℃下，測定濃度均為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⁺、金屬離子外的陽離子濃度為

4a-2b

mol/L．

Answer 1

分析：在周期表中X是原子半徑最小的元素，X應為H元素，Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族，設Z的原子序數為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為NH₄NO₃；
（3）X、Y、Z、W四種元素中的三種組成的一種強酸，有硫酸和硝酸兩種，其中該強酸的稀溶液能與銅反應，則應為硝酸，根據硝酸的性質可寫出反應的離子方程式；
（4）根據反應物和電解質溶液可判斷反應產物為NH₄Cl，原電池中，陽離子向電源的正極移動；
（5）①根據反應現象可判斷化合物D含有Fe元素，為+2價，含有銨根離子以及硫酸根離子，結合質量守恒和相對分子質量為392可求知化學式；
②根據溶液電中性計算陽離子濃度．

解答：解：在周期表中X是原子半徑最小的元素，X應為H元素，Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族，設Z的原子序數為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，原子序數為16，根據核外電子排布：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酸，有硫酸和硝酸兩種，稀硫酸與銅不反應，其中該強酸的稀溶液能與銅反應，則應為硝酸，
反應為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案為：3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）原電池反應為氧化還原反應，已知N₂+H₂→NH₃，在以HCl-NH₄Cl溶液為電解質溶液應生成NH₄Cl，原電池中，陽離子向電源的正極移動，故答案為：N₂+H₂+HCl→NH₄Cl；正；
（5）①0.1molD的溶液與過量濃NaOH溶液并加熱，產生4.48L（標準狀況）無色刺激性氣味氣體，該氣體為氨氣，則1molD中含有2molNH₄⁺離子，
產生白色沉淀，過一段時間白色沉淀變為灰綠色，最終變為紅褐色，說明D中含有Fe²⁺，0.1molD的溶液，加入過量BaCl₂溶液產生46.6g白色沉淀，
加鹽酸沉淀不溶解，說明該沉淀為BaSO₄，其物質的量為

46.6g

233g/mol

=0.2mol，則1molD中含SO₄^2-離子2mol，
又化合物D的相對分子質量為392，1molD中含有6mol結晶水，
則1molD中含Fe的物質的量為：

392-2×18-2×96-6×18

56

=1，
所以D的化學式為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O，故答案為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O；
②根據題意知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．

點評：本題較為綜合，涉及元素推斷、離子方程式的書寫、電化學知識以及物質的組成測定，具有一定難度，該題中推斷元素種類為關鍵，利用守恒的方法計算．