Question

X、Y、Z、W、M、N为原子序数依次增大的六种短周期元素，常温下，六种元素的常见单质中三种为气体，三种为固体．X与M，W与N分别同主族，在周期表中X是原子半径最小的元素，且X能与Y、Z、W分别形成电子数相等的三种分子，Z、W的最外层电子数之和与M的核外电子总数相等．试回答下列问题：
（1）X、Z、W、N四种元素的原子半径由大到小的排列顺序是

 

（用元素符号表示）．
（2）由X、Z、W、N四种元素中的三种元素可组成一种强酸，该强酸的稀溶液能与铜反应，则该反应的化学方程式为

 

．
（3）由X、Z、W、N四种元素组成的一种离子化合物A，已知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

 

；
（4）分子式为X₂Y₂W₄的化合物与含等物质的量的KOH的溶液反应后所得溶液呈酸性，其原因是

 

．（用方程式及必要的文字说明）．该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为

 

．
（5）由X、Z、W、N和Fe五种元素可组成类似明矾的化合物H（相对分子质量为392），1molH中含有6mol结晶水．对化合物H进行如下实验：
a．取H的溶液，加入过量的NaOH浓溶液并加热，产生白色沉淀和无色有刺激性气味的气体．白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色；
b．另取H的溶液，加入过量的BaCl₂溶液产生白色沉淀，加盐酸沉淀不溶解．
①H的化学式为

 

．
②已知100mL1mol/L的H溶液能与20mL1mol/LKMnO₄溶液（硫酸酸化）恰好反应，写出该反应的离子方程式

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：X、Y、Z、W、M、N为原子序数依次增大的六种短周期元素，在周期表中X是原子半径最小的元素，则X为氢元素；X与M同主族，结合原子序数可知M为Na；Y、Z、W的原子序数小于M，处于第二周期，X能与Y、Z、W分别形成电子数相等的三种分子，考虑10电子分子，Z、W的最外层电子数之和与M的核外电子总数相等，则平均最外层电子数为5.5，Z最外层电子数为5、W最外层电子数为6，可推知Y为C、Z为N、W为O，W与N分别同主族，则N为S元素，
（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四种元素中的三种元素可组成一种强酸，该强酸的稀溶液能与铜反应，应是Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO与水；
（3）由H、N、O、S四种元素组成的一种离子化合物A，A既能与盐酸反应，又能与氯水反应，则A为NH₄HSO₃或（NH₄）₂SO₃；
（4）溶液中存在HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺、HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-，HC₂O₄^-的电离程度大于水解程度，使溶液中c（H⁺）＞c（OH^-）；
溶液中氢离子还来源于水的电离，故c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-），酸性条件下，氢氧根浓度很小；
（5）向H的溶液中加入过量浓NaOH溶液并加热，产生白色沉淀和无色有刺激性气味的气体，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，说明B中含有Fe²⁺和NH₄⁺，另取少量B的溶液，向其中加入过量BaCl₂溶液时产生白色沉淀，再加入稀盐酸沉淀不溶解，说明B中含有SO₄^2-，结合B的相对分子质量和结晶水个数可知B的化学式为（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O．

解答： 解：X、Y、Z、W、M、N为原子序数依次增大的六种短周期元素，在周期表中X是原子半径最小的元素，则X为氢元素；X与M同主族，结合原子序数可知M为Na；Y、Z、W的原子序数小于M，处于第二周期，X能与Y、Z、W分别形成电子数相等的三种分子，考虑10电子分子，Z、W的最外层电子数之和与M的核外电子总数相等，则平均最外层电子数为5.5，Z最外层电子数为5、W最外层电子数为6，可推知Y为C、Z为N、W为O，W与N分别同主族，则N为S元素，
（1）同周期自左而右原子半径减小，电子层越多原子半径越大，故原子半径S＞N＞O＞H，
故答案为：S＞N＞O＞H；
（2）由H、N、O、S四种元素中的三种元素可组成一种强酸，该强酸的稀溶液能与铜反应，应是Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO与水，该反应的化学方程式为：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案为：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，A既能与盐酸反应，又能与氯水反应，则A为NH₄HSO₃或（NH₄）₂SO₃，A与足量盐酸反应的离子方程式为：HSO₃^-+H⁺=SO₂↑+H₂O或SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O，
故答案为：HSO₃^-+H⁺=SO₂↑+H₂O或SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O；
（4）H₂C₂O₄与含等物质的量的KOH的溶液反应得到KHC₂O₄溶液，溶液中存在HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺、HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-，HC₂O₄^-的电离程度大于水解程度，使溶液中c（H⁺）＞c（OH^-），所以KHC₂O₄溶液显酸性，溶液中氢离子还来源于水的电离，故c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-），反应后溶液中离子浓度由大到小的顺序为c（K⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^- ），
故答案为：溶液中存在HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺、HC₂O₄^-+H₂O?H₂C₂O₄+OH^-，HC₂O₄^-的电离程度大于水解程度，使溶液中c（H⁺）＞c（OH^-）；c（K⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^- ）；
（5）由H、N、O、S和Fe五种元素组成的相对分子质量为392的化合物C，1mol C中含有6mol结晶水．向C的溶液中加入过量浓NaOH溶液并加热，产生白色沉淀和无色有刺激性气味的气体，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，说明C中含有Fe²⁺和NH₄⁺，另取少量C的溶液，向其中加入过量BaCl₂溶液时产生白色沉淀，再加入稀盐酸沉淀不溶解，说明C中含有SO₄^2-，
①结合C的相对分子质量和结晶水个数可知C的化学式为（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O，
故答案为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O；
②（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O与KMnO₄溶液（硫酸酸化）反应离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．

点评：本题综合考查位置结构性质关系，涉及半径比较、盐类水解、离子方程式、物质的组成测定等，明确元素的种类为解答该题的关键，侧重对知识的迁移应用，需要学生具备扎实的基础，题目难度较大．