Question

13．原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族．请回答下列问题：
（1）X、Y、Z、W四种元素的原子半径由大到小的排列顺序是S＞N＞O＞H（用元素符号表示）．
（2）由X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，该强酸的稀溶液能与铜反应，离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）由X、Y、Z、W四种元素组成的一种离子化合物A：
①已知1 mol A能与足量的NaOH浓溶液反应生成标准状况下44.8 L气体．写出加热条件下A与NaOH溶液反应的离子方程式NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
②又知A既能与盐酸反应，又能与氯水反应，写出A与足量盐酸反应的离子方程式SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O；
（4）由X、Y、Z、W和Fe五种元素组成的式量为392的化合物B，1 mol B含有6 mol结晶水．对化合物B进行如下实验：
a．取B的溶液加入过量浓NaOH溶液并加热，产生白色沉淀和无色刺激性气味气体．过一段时间白色沉淀变成灰褐色，最终变成红褐色；
b．另取B的溶液，加入过量BaCl₂溶液产生白色沉淀，加盐酸沉淀不溶解．
①B的化学式为（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O．
②B溶液中的离子浓度由大到小的顺序为c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe ²⁺ ）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，在周期表所有元素中X是原子半径最小的元素，则X为H元素；Z、W位于同主族，设Z的原子序数为x，则W的原子序数为x+8，Y、Z左右相邻，Y的原子序数为x-1，由四种元素的原子序数之和为32，则1+（x-1）+x+（x+8）=32，解得x=8，即Z为O元素，W为S元素，Y为N元素，据此解答．
（1）同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大；
（2）由H、N、O、S四种元素中的三种组成的一种强酸，该强酸的稀溶液能与铜反应，则该酸为硝酸，稀硝酸与Cu反应方程式为：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（3）由H、N、O、S四种元素组成的一种离子化合物A：
①1molA能与足量NaOH浓溶液反应生成标准状况下44.8L气体，说明该物质阳离子为NH₄⁺，且1molA中含有2molNH₄⁺，则A为硫酸铵或亚硫酸铵，铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气；
②A既能与盐酸反应，又能与氯水反应，故A为亚硫酸铵，亚硫酸铵与足量的盐酸反应生成氯化铵、二氧化硫与水；
（4）由H、N、O、S和Fe五种元素组成的式量为392的化合物B，由B的溶液加入过量浓NaOH溶液并加热，产生白色沉淀和无色刺激性气味气体．过一段时间白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色可知B中含有Fe²⁺、NH₄⁺，另取B的溶液，加入过量BaCl₂溶液产生白色沉淀，加盐酸沉淀不溶解，则B中含有硫酸根离子，又1mol B中含有6mol结晶水，令B的化学式为x（NH₄）₂SO₄•yFeSO₄•6H₂O，结合其相对分子质量确定．

解答 解：原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，在周期表所有元素中X是原子半径最小的元素，则X为H元素；Z、W位于同主族，设Z的原子序数为x，则W的原子序数为x+8，Y、Z左右相邻，Y的原子序数为x-1，由四种元素的原子序数之和为32，则1+（x-1）+x+（x+8）=32，解得x=8，即Z为O元素，W为S元素，Y为N元素．
（1）半径同周期左侧元素半径大，同主族下方元素半径大，则原子半径：S＞N＞O＞H，
故答案为：S＞N＞O＞H；
（2）能与铜反应的强酸稀溶液只有硝酸，反应生成一氧化氮和硝酸铜、水，反应离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）①1molA能与足量NaOH浓溶液反应生成标准状况下44.8L气体，说明该物质阳离子为NH₄⁺，且1molA中含有2molNH₄⁺，则A为硫酸铵或亚硫酸铵，铵根离子与氢氧根离子反应生成氨气，反应离子方程式为NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案为：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
②A既能与盐酸反应，又能与氯水反应，故A为亚硫酸铵，亚硫酸铵与足量的盐酸反应生成氯化铵、二氧化硫与水硫化氢，反应离子方程式为：SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O，
故答案为：SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O；
（4）①由H、N、O、S和Fe五种元素组成的式量为392的化合物B，由B的溶液加入过量浓NaOH溶液并加热，产生白色沉淀和无色刺激性气味气体．过一段时间白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色可知B中含有Fe²⁺、NH₄⁺，另取B的溶液，加入过量BaCl₂溶液产生白色沉淀，加盐酸沉淀不溶解，则B中含有硫酸根离子，又1mol B中含有6mol结晶水，令B的化学式为x（NH₄）₂SO₄•yFeSO₄•6H₂O，则：（96+36）x+（96+56）y+108=392，则x=y=1，故B的化学式为：（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O，
故答案为：（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O；
②硫酸亚铁铵溶液中如果不考虑水解，硫酸根、铵根浓度相等且为亚铁离子的两倍，但由于铵根和亚铁离子都会水解，所以硫酸根浓度最大，其次铵根，第三亚铁离子，因为水解呈酸性所以第四氢离子，第五是氢氧根离子，溶液中离子浓度大小为：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe ²⁺ ）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（Fe ²⁺ ）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

点评 本题考查位置结构性质的应用、无机物推断等，明确Y、Z、W的位置及原子序数的关系来推断元素是关键，需要学生熟练掌握元素化合物性质，难度中等．