题目内容
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．（1）W元素在元素周期表中的位置______．
（2）均由X、Y、Z三种元素组成的三种常见物质A、B、C分别属于酸、碱、盐，其中含有离子键的物质为______（填化学式）．
（3）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______．
（4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以X2、Y2为电极反应物，以HCl-NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池总反应式______（用化学式表示，不要求配平），放电时H+移向______极（填“正”或“负”）
（5）由X、Y、Z、W和一种常见金属元素组成相对分子质量为392的化合物D，1mol D中含有6mol结晶水．对化合物A进行如下实验：
a．取含有0.1mol D的溶液加入过量浓NaOH溶液并加热，产生白色沉淀和4.48L（标准状况）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；
b．另以含有0.1mol D的溶液，加入过量BaCl2溶液产生46.6g白色沉淀，加盐酸沉淀不溶解．
①D的化学式为______．
②在25℃下，测定浓度均为a mol/L的化合物B和D的混合溶液pH=7，且含金属离子的浓度为b mol/L，则溶液中除H+、金属离子外的阳离子浓度为______mol/L．
【答案】分析：在周期表中X是原子半径最小的元素，X应为H元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族，设Z的原子序数为x，短周期元素，则有（x-1）+x+（x+8）+1=32，x=8，故Y为N元素，Z为O元素，W为S元素．
（1）W为硫，在元素周期表中第三周期VIA族；
（2）H、N、O三种元素组成的含有离子键的物质为NH4NO3；
（3）X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，有硫酸和硝酸两种，其中该强酸的稀溶液能与铜反应，则应为硝酸，根据硝酸的性质可写出反应的离子方程式；
（4）根据反应物和电解质溶液可判断反应产物为NH4Cl，原电池中，阳离子向电源的正极移动；
（5）①根据反应现象可判断化合物D含有Fe元素，为+2价，含有铵根离子以及硫酸根离子，结合质量守恒和相对分子质量为392可求知化学式；
②根据溶液电中性计算阳离子浓度．
解答：解：在周期表中X是原子半径最小的元素，X应为H元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族，设Z的原子序数为x，短周期元素，则有（x-1）+x+（x+8）+1=32，x=8，故Y为N元素，Z为O元素，W为S元素．
（1）W为硫，原子序数为16，根据核外电子排布：2、8、6，可知S在元素周期表的第三周期VIA族，故答案为：第三周期VIA族；
（2）H、N、O三种元素组成的含有离子键的物质为NH4NO3，故答案为：NH4NO3；
（3）X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，有硫酸和硝酸两种，稀硫酸与铜不反应，其中该强酸的稀溶液能与铜反应，则应为硝酸，
反应为：3Cu+2NO3-+8H+═3Cu2++2NO↑+4H2O，故答案为：3Cu+2NO3-+8H+═3Cu2++2NO↑+4H2O；
（4）原电池反应为氧化还原反应，已知N2+H2→NH3，在以HCl-NH4Cl溶液为电解质溶液应生成NH4Cl，原电池中，阳离子向电源的正极移动，故答案为：N2+H2+HCl→NH4Cl；正；
（5）①0.1molD的溶液与过量浓NaOH溶液并加热，产生4.48L（标准状况）无色刺激性气味气体，该气体为氨气，则1molD中含有2molNH4+离子，
产生白色沉淀，过一段时间白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色，说明D中含有Fe2+，0.1molD的溶液，加入过量BaCl2溶液产生46.6g白色沉淀，
加盐酸沉淀不溶解，说明该沉淀为BaSO4，其物质的量为
，则1molD中含SO42-离子2mol，
又化合物D的相对分子质量为392，1molD中含有6mol结晶水，
则1molD中含Fe的物质的量为：
，
所以D的化学式为：（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O，故答案为：（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O；
②根据题意知B为NH3?H2O，浓度均为a mol/L的化合物B和D中的溶液中，c（SO42-）=2amol/L，c（Fe2+）=bmol/L，又混合溶根据溶液呈电中性可知：
c（NH4+）+c（H+）+2c（Fe2+）=2c（SO42-）+c（OH-），则c（NH4+）=2c（SO42-）+c（OH-）-2c（Fe2+）-c（H+）=（4a-2b）mol/L，故答案为：4a-2b．
点评：本题较为综合，涉及元素推断、离子方程式的书写、电化学知识以及物质的组成测定，具有一定难度，该题中推断元素种类为关键，利用守恒的方法计算．
（1）W为硫，在元素周期表中第三周期VIA族；
（2）H、N、O三种元素组成的含有离子键的物质为NH4NO3；
（3）X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，有硫酸和硝酸两种，其中该强酸的稀溶液能与铜反应，则应为硝酸，根据硝酸的性质可写出反应的离子方程式；
（4）根据反应物和电解质溶液可判断反应产物为NH4Cl，原电池中，阳离子向电源的正极移动；
（5）①根据反应现象可判断化合物D含有Fe元素，为+2价，含有铵根离子以及硫酸根离子，结合质量守恒和相对分子质量为392可求知化学式；
②根据溶液电中性计算阳离子浓度．
解答：解：在周期表中X是原子半径最小的元素，X应为H元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族，设Z的原子序数为x，短周期元素，则有（x-1）+x+（x+8）+1=32，x=8，故Y为N元素，Z为O元素，W为S元素．
（1）W为硫，原子序数为16，根据核外电子排布：2、8、6，可知S在元素周期表的第三周期VIA族，故答案为：第三周期VIA族；
（2）H、N、O三种元素组成的含有离子键的物质为NH4NO3，故答案为：NH4NO3；
（3）X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，有硫酸和硝酸两种，稀硫酸与铜不反应，其中该强酸的稀溶液能与铜反应，则应为硝酸，
反应为：3Cu+2NO3-+8H+═3Cu2++2NO↑+4H2O，故答案为：3Cu+2NO3-+8H+═3Cu2++2NO↑+4H2O；
（4）原电池反应为氧化还原反应，已知N2+H2→NH3，在以HCl-NH4Cl溶液为电解质溶液应生成NH4Cl，原电池中，阳离子向电源的正极移动，故答案为：N2+H2+HCl→NH4Cl；正；
（5）①0.1molD的溶液与过量浓NaOH溶液并加热，产生4.48L（标准状况）无色刺激性气味气体，该气体为氨气，则1molD中含有2molNH4+离子，
产生白色沉淀，过一段时间白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色，说明D中含有Fe2+，0.1molD的溶液，加入过量BaCl2溶液产生46.6g白色沉淀，
加盐酸沉淀不溶解，说明该沉淀为BaSO4，其物质的量为
，则1molD中含SO42-离子2mol，又化合物D的相对分子质量为392，1molD中含有6mol结晶水，
则1molD中含Fe的物质的量为：
，所以D的化学式为：（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O，故答案为：（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O；
②根据题意知B为NH3?H2O，浓度均为a mol/L的化合物B和D中的溶液中，c（SO42-）=2amol/L，c（Fe2+）=bmol/L，又混合溶根据溶液呈电中性可知：
c（NH4+）+c（H+）+2c（Fe2+）=2c（SO42-）+c（OH-），则c（NH4+）=2c（SO42-）+c（OH-）-2c（Fe2+）-c（H+）=（4a-2b）mol/L，故答案为：4a-2b．
点评：本题较为综合，涉及元素推断、离子方程式的书写、电化学知识以及物质的组成测定，具有一定难度，该题中推断元素种类为关键，利用守恒的方法计算．
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