Question

13．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．請回答下列問題：
（1）X、Y、Z、W四種元素的原子半徑由大到小的排列順序是S＞N＞O＞H（用元素符號表示）．
（2）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+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）由X、Y、Z、W四種元素組成的一種離子化合物A：
①已知1 mol A能與足量的NaOH濃溶液反應生成標準狀況下44.8 L氣體．寫出加熱條件下A與NaOH溶液反應的離子方程式NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
②又知A既能與鹽酸反應，又能與氯水反應，寫出A與足量鹽酸反應的離子方程式SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O；
（4）由X、Y、Z、W和Fe五種元素組成的式量為392的化合物B，1 mol B含有6 mol結晶水．對化合物B進行如下實驗：
a．取B的溶液加入過量濃NaOH溶液并加熱，產生白色沉淀和無色刺激性氣味氣體．過一段時間白色沉淀變成灰褐色，最終變成紅褐色；
b．另取B的溶液，加入過量BaCl₂溶液產生白色沉淀，加鹽酸沉淀不溶解．
①B的化學式為（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O．
②B溶液中的離子濃度由大到小的順序為c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe ²⁺ ）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 原子序數由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W，在周期表所有元素中X是原子半徑最小的元素，則X為H元素；Z、W位于同主族，設Z的原子序數為x，則W的原子序數為x+8，Y、Z左右相鄰，Y的原子序數為x-1，由四種元素的原子序數之和為32，則1+（x-1）+x+（x+8）=32，解得x=8，即Z為O元素，W為S元素，Y為N元素，據此解答．
（1）同周期自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大；
（2）由H、N、O、S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，則該酸為硝酸，稀硝酸與Cu反應方程式為：3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（3）由H、N、O、S四種元素組成的一種離子化合物A：
①1molA能與足量NaOH濃溶液反應生成標準狀況下44.8L氣體，說明該物質陽離子為NH₄⁺，且1molA中含有2molNH₄⁺，則A為硫酸銨或亞硫酸銨，銨根離子與氫氧根離子反應生成氨氣；
②A既能與鹽酸反應，又能與氯水反應，故A為亞硫酸銨，亞硫酸銨與足量的鹽酸反應生成氯化銨、二氧化硫與水；
（4）由H、N、O、S和Fe五種元素組成的式量為392的化合物B，由B的溶液加入過量濃NaOH溶液并加熱，產生白色沉淀和無色刺激性氣味氣體．過一段時間白色沉淀變為灰綠色，最終變為紅褐色可知B中含有Fe²⁺、NH₄⁺，另取B的溶液，加入過量BaCl₂溶液產生白色沉淀，加鹽酸沉淀不溶解，則B中含有硫酸根離子，又1mol B中含有6mol結晶水，令B的化學式為x（NH₄）₂SO₄•yFeSO₄•6H₂O，結合其相對分子質量確定．

解答 解：原子序數由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W，在周期表所有元素中X是原子半徑最小的元素，則X為H元素；Z、W位于同主族，設Z的原子序數為x，則W的原子序數為x+8，Y、Z左右相鄰，Y的原子序數為x-1，由四種元素的原子序數之和為32，則1+（x-1）+x+（x+8）=32，解得x=8，即Z為O元素，W為S元素，Y為N元素．
（1）半徑同周期左側元素半徑大，同主族下方元素半徑大，則原子半徑：S＞N＞O＞H，
故答案為：S＞N＞O＞H；
（2）能與銅反應的強酸稀溶液只有硝酸，反應生成一氧化氮和硝酸銅、水，反應離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）①1molA能與足量NaOH濃溶液反應生成標準狀況下44.8L氣體，說明該物質陽離子為NH₄⁺，且1molA中含有2molNH₄⁺，則A為硫酸銨或亞硫酸銨，銨根離子與氫氧根離子反應生成氨氣，反應離子方程式為NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
②A既能與鹽酸反應，又能與氯水反應，故A為亞硫酸銨，亞硫酸銨與足量的鹽酸反應生成氯化銨、二氧化硫與水硫化氫，反應離子方程式為：SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O，
故答案為：SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O；
（4）①由H、N、O、S和Fe五種元素組成的式量為392的化合物B，由B的溶液加入過量濃NaOH溶液并加熱，產生白色沉淀和無色刺激性氣味氣體．過一段時間白色沉淀變為灰綠色，最終變為紅褐色可知B中含有Fe²⁺、NH₄⁺，另取B的溶液，加入過量BaCl₂溶液產生白色沉淀，加鹽酸沉淀不溶解，則B中含有硫酸根離子，又1mol B中含有6mol結晶水，令B的化學式為x（NH₄）₂SO₄•yFeSO₄•6H₂O，則：（96+36）x+（96+56）y+108=392，則x=y=1，故B的化學式為：（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O，
故答案為：（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O；
②硫酸亞鐵銨溶液中如果不考慮水解，硫酸根、銨根濃度相等且為亞鐵離子的兩倍，但由于銨根和亞鐵離子都會水解，所以硫酸根濃度最大，其次銨根，第三亞鐵離子，因為水解呈酸性所以第四氫離子，第五是氫氧根離子，溶液中離子濃度大小為：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe ²⁺ ）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe ²⁺ ）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點評 本題考查位置結構性質的應用、無機物推斷等，明確Y、Z、W的位置及原子序數的關系來推斷元素是關鍵，需要學生熟練掌握元素化合物性質，難度中等．