Question

A、B、C、D、E、五种元素均是短周期主族元素，且原子序数依次增大．A的原子半径最小，B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍．D、E元素原子的最外层电子数相等．X、Y、Z、W、G、甲、乙七种物质均由上述中的两种或三种元素组成．元素B形成的单质M与甲、乙（相对分子质量：甲＜乙）浓溶液的反应分别是：甲与M反应生成X、Y、Z，乙与M反应生成Y、Z、W，X、Y、W均能与Z反应，反应条件均省略，回答下列有关问题：
（1）若将标准状况下的X和D₂按4：1充满试管后将其倒立于水槽中，待水不在上升时，试管内溶质的物质的量浓度是

 

（假设溶质不扩散） 
（2）若将X、W、D₂按44：3通入Z中充分反应，写出总的离子方程式

 

；
（3）G是一种既能与强酸又能与强碱反应的酸式盐，则G的电子式

 

，取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的G溶液等体积混合后，加热至充分反应后，待恢复至室温剩余溶液中离子浓度的由大到小顺序是

 

，此时测得溶液的PH=12，则此条件下G中阴离子的电离平衡常数Ka=

 

．

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：A、B、C、D、E、五种元素均是短周期主族元素，且原子序数依次增大．B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍，分别处于第二、第三周期，则B为C元素、E为S元素；D、E元素原子的最外层电子数相等，二者同主族，则D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；A的原子半径最小，则A为H元素；X、Y、Z、W、G、甲、乙六种物质均由上述元素中的两种或三种元素组成，元素B形成的单质M为碳，与甲、乙浓溶液均能反应（相对分子质量：甲＜乙），可推知：甲为HNO₃、乙为H₂SO₄，甲与M反应生成X、Y、Z，乙与M反应生成Y、Z、W，则X为NO₂，W为SO₂，Y、Z分别为H₂O、CO₂中的一种，X、Y、W均能与Z反应，则：Y为CO₂，Z为H₂O，
（1）NO₂和O₂按4：1充满试管后将其倒立于水槽中，发生反应4NO₂+O₂+H₂O=4HNO₃，溶液体积等于混合气体的体积，令混合气体体积为5L，计算生成硝酸的物质的量，进而计算所得硝酸的浓度；
（2）若将NO₂、SO₂、O₂按4：4：3通入H₂O中充分反应，根据电子转移守恒可知，反应生成硝酸、硫酸；
（3）G是一种既能与强酸又能与强碱反应的酸式盐，G由上述元素中的两种或三种元素组成，则G为NH₄HS，取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的NH₄HS溶液等体积混合后，二者物质的量之比为2：1，加热至充分反应生成Na₂S、氨气与水，待恢复至室温剩余溶液为Na₂S溶液，溶液中S^2-水解，溶液呈碱性，水的电离与产生氢氧根离子，故c（OH^-）＞c（HS^-），溶液中氢离子浓度最小；
溶液中c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）=10^-12mol/L，
此时测得溶液的PH=12，c（H⁺）=10^-12mol/L，c（OH^-）=10^-2mol/L，由于S^2-+H₂O?OH^-+HS^-，溶液中氢氧根离子源于硫离子水解及水的电离，故溶液中c（HS^-）=10^-2mol/L-10^-12mol/L≈10^-2mol/L，溶液中c（S^2-）=0.1mol/L×

1

2

-10^-2mol/L=0.04molL，由HS^-=S^2-+H⁺，可知其电离产生Ka=

c(S2-)×c(H+)

c(HS-)

，代入数据计算．

解答： 解：A、B、C、D、E、五种元素均是短周期主族元素，且原子序数依次增大．B、E原子的最外层电子数均为其电子层数的2倍，分别处于第二、第三周期，则B为C元素、E为S元素；D、E元素原子的最外层电子数相等，二者同主族，则D为O元素；C的原子序数介于碳、氧之间，则C为N元素；A的原子半径最小，则A为H元素；X、Y、Z、W、G、甲、乙六种物质均由上述元素中的两种或三种元素组成，元素B形成的单质M为碳，与甲、乙浓溶液均能反应（相对分子质量：甲＜乙），可推知：甲为HNO₃、乙为H₂SO₄，甲与M反应生成X、Y、Z，乙与M反应生成Y、Z、W，则X为NO₂，W为SO₂，Y、Z分别为H₂O、CO₂中的一种，X、Y、W均能与Z反应，则：Y为CO₂，Z为H₂O，
（1）NO₂和O₂按4：1充满试管后将其倒立于水槽中，发生反应4NO₂+O₂+H₂O=4HNO₃，溶液体积等于混合气体的体积，令混合气体体积为5L，则硝酸的物质的量=

4L

22.4L/mol

=

1

5.6

mol，故所得溶液的物质的量浓度=

1 5.6 mol

5L

=

1

28

mol/L，
故答案为：

1

28

mol/L；
（2）若将NO₂、SO₂、O₂按4：4：3通入H₂O中充分反应，根据电子转移守恒可知，反应生成硝酸、硫酸，反应总的离子方程式为：4NO₂+4SO₂+3O₂+6H₂O═4NO₃^-+4SO₄^2-+12H⁺，故答案为：4NO₂+4SO₂+3O₂+6H₂O═4NO₃^-+4SO₄^2-+12H⁺；
（3）G是一种既能与强酸又能与强碱反应的酸式盐，G由上述元素中的两种或三种元素组成，则G为NH₄HS，其电子式为：；
取0.2mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的NH₄HS溶液等体积混合后，二者物质的量之比为2：1，加热至充分反应生成Na₂S、氨气与水，待恢复至室温剩余溶液为Na₂S溶液，溶液中S^2-水解，溶液呈碱性，水的电离与产生氢氧根离子，故c（OH^-）＞c（HS^-），溶液中氢离子浓度最小，故溶液中c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；
此时测得溶液的PH=12，c（H⁺）=10^-12mol/L，c（OH^-）=10^-2mol/L，由于S^2-+H₂O?OH^-+HS^-，溶液中氢氧根离子源于硫离子水解及水的电离，故溶液中c（HS^-）=10^-2mol/L-10^-12mol/L≈10^-2mol/L，溶液中c（S^2-）=0.1mol/L×

1

2

-10^-2mol/L=0.04molL，由HS^-=S^2-+H⁺，可知其电离产生Ka=

c(S2-)×c(H+)

c(HS-)

=

0.04×10-12

10-2

=4×10^-12，
故答案为：；c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；4×10^-12．

点评：本题考查无机物推断，元素的推断及物质的推断为解答本题的关键，需要学生熟练掌握元素化合物知识，（3）中计算为易错点，不能认为氢氧根与硫氰根离子浓度相等，注意忽略计算，难度中等．