Question

14．A、B、C、D、E五種元素均位于短周期，且原子序數(shù)依次增大．B、E原子的最外層電子數(shù)均為其電子層數(shù)的2倍．D、E元素原子的最外層電子數(shù)相等．X、Y、Z、W、G甲、乙七種物質(zhì)均由上述元素中的兩種或三種組成．
元素B形成的單質(zhì)M與甲、乙（相對分子質(zhì)量：甲＜乙，反應條件省略）的濃溶液反應，分別是甲+M→X+Y+Z，乙+M→Y+Z+W，且X、Y、W均能與Z反應．回答下列有關問題：
（1）若將標準狀況下一定量的X充入試管后將其倒立于水槽中，待水不再上升時，試管內(nèi)溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是$\frac{1}{22.4}$mol/L或0.045mol/L（假設溶質(zhì)不擴散）
（2）若將X、W、D₂按4：4：3通入Z中充分反應，寫出總的離子方程式4SO₂+4NO₂+3O₂+6H₂O=12H⁺+4SO₄^2-+4NO₃^-
（3）G是一種既能與強酸反應又能與強堿反應的酸式鹽，則G的電子式為；取0.2mol/L的NaOH溶液與0.1mol/L的G溶液等體積混合后，加熱至充分反應后，待恢復至室溫，剩余溶液中離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺），此時測得溶液的pH=12，則此條件下G中陰離子的電離平衡常數(shù)K_a=4×10^-12
（提示：若涉及多元弱酸的電離或多元弱酸根離子的水解，均只考慮第一步電離或水解）
（4）由E形成的單質(zhì)能與熱的濃NaOH溶液反應生成兩種具有還原性的鹽，寫出該反應的化學方程式3S+6NaOH=2Na₂S+Na₂SO₃+3H₂O，氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為2：1．

Answer 1

分析 A、B、C、D、E五種元素均是短周期的主族元素，原子序數(shù)依次增大．B、E原子的最外層電子數(shù)均為其電子層數(shù)的2倍，則為ⅣA族、ⅥA族元素，D、E元素原子最外層電子數(shù)相等，二者同主族，而原子序數(shù)D大于E，則為B第ⅣA元素，E為ⅥA元素，所以B為C元素，E為S元素，D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；X、Y、Z、W、G、甲、乙七種物質(zhì)均由上述元素中的兩種或三種元素組成，元素B形成的單質(zhì)M為碳，與甲、乙濃溶液均能反應（相對分子質(zhì)量：甲＜乙），可推知：甲為HNO₃、乙為H₂SO₄，甲與M反應生成X、Y、Z，乙與M反應生成Y、Z、W，則X為NO₂，W為SO₂，Y、Z分別為H₂O、CO₂中的一種，X、Y、W均能與Z反應，則：Y為CO₂，Z為H₂O，綜上可知A為H元素，然后結合物質(zhì)的性質(zhì)及化學用語來解答．

解答 解：（1）假設取NO₂1mol，則體積為22.4L，根據(jù)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO知，V_（溶液）=22.4L×$\frac{2}{3}$，溶質(zhì)的物質(zhì)的量為$\frac{2}{3}$mol，進一步求得c（HNO₃）=$\frac{\frac{2}{3}mol}{22.4L×\frac{2}{3}}$=$\frac{1}{22.4}$ mol/L=0.045 mol/L，
故答案為：$\frac{1}{22.4}$ mol/L或0.045 mol/L；
（2）NO₂、SO₂、O₂按4：4：3通入水中，恰好發(fā)生氧化還原反應，生成硝酸和硫酸，反應的離子方程式為4SO₂+4NO₂+3O₂+6H₂O=12H⁺+4SO₄^2-+4NO₃^-，
故答案為：4SO₂+4NO₂+3O₂+6H₂O=12H⁺+4SO₄^2-+4NO₃^-；
（3）G是一種既能與強酸又能與強堿反應的酸式鹽，G由上述元素中的兩種或三種元素組成，則G為NH₄HS，其電子式為：；
取0.2mol/L的NaOH溶液與0.1mol/L的NH₄HS溶液等體積混合后，二者物質(zhì)的量之比為2：1，加熱至充分反應生成Na₂S、氨氣與水，待恢復至室溫剩余溶液為Na₂S溶液，溶液中S^2-水解，溶液呈堿性，水的電離與產(chǎn)生氫氧根離子，故c（OH^-）＞c（HS^-），溶液中氫離子濃度最小，故溶液中c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；
此時測得溶液的PH=12，c（H⁺）=10^-12mol/L，c（OH^-）=10^-2mol/L，由于S^2-+H₂O?OH^-+HS^-，溶液中氫氧根離子源于硫離子水解及水的電離，故溶液中c（HS^-）=10^-2mol/L-10^-12mol/L≈10^-2mol/L，溶液中c（S^2-）=0.1mol/L×$\frac{1}{2}$-10^-2mol/L=0.04molL，由HS^-=S^2-+H⁺，可知其電離產(chǎn)生Ka=$\frac{c（{S}^{2-}）×c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）}$=$\frac{0.04×1{0}^{-12}}{1{0}^{-2}}$=4×10^-12，
故答案為：；c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；4×10^-12；
（4）由S形成的單質(zhì)能與熱的濃NaOH溶液反應生成兩種具有還原性的鹽，為在堿性條件下硫發(fā)生歧化反應，生成硫化鈉和亞硫酸鈉，反應的方程式為3S+6NaOH=2Na₂S+Na₂SO₃+3H₂O，反應中S元素化合價由0價分別變化為-2價、+4價，由得失電子相等可知氧化劑和還原劑的質(zhì)量比為2；1，
故答案為：3S+6NaOH=2Na₂S+Na₂SO₃+3H₂O；2：1．

點評 本題考查無機物推斷，元素的推斷及物質(zhì)的推斷為解答本題的關鍵，需要學生熟練掌握元素化合物知識，（3）中計算為易錯點，不能認為氫氧根與硫氰根離子濃度相等，注意忽略計算，難度中等．