Question

16．（I）、A、B、C、D、E、五種元素均是短周期元表．且原子序數(shù)依次增大．A的原子半徑最小，B、E原子的最外層電子均均為其電子層數(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、乙七種物質均由上述中的兩種或三種元素組成．元表B形成的單質M與甲、乙（相對分子質量：甲＜乙）濃溶液的反應分別是：甲與M 反應生成X、Y、Z．乙與M反應生成Y、Z、W，且X、Y、W均能與Z反應，反應條件均省略．回答下列有關問題：
（l）X、Y、W均能與Z反應，若將標準狀況下的X和D₂按4：1充滿試管后將其倒立于水槽中．待水不再上升時，試管內溶質的物質的量濃度是$\frac{1}{28}$mol/L（假設溶質不擴散）       
（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4NO₂+4SO₂+3O₂+6H₂O═4NO₃^-+4SO₄^2-+12H⁺      
（3）G是一種既能與強酸又能與強堿反應的酸式鹽，則G的化子式NH₄HS，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的由大到小順序是c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）．此時測待溶液的pH=12．則此條件下G中陰離子的電離平衡常數(shù)Ka=4×10^-12
（Ⅱ）（4）某溫度時．向AgNO₃溶液中加入K₂CrO₄溶液會生成Ag₂CrO₄沉淀，Ag₂CrO₄在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示． 該溫度下．下列說法正確的是AD．
A．Ag₂CrO₄的溶度積常數(shù)（K_sp）為1×10^-8
B．含有大量CrO₄^2- 的溶液中一定不存在Ag⁺
C．a點表示Ag₂CrO₄的不飽和溶液，蒸發(fā)可以使溶液由a點變到b點
D.0.02mol•L^-1的AgNO₃溶液與0.02mol•L^-1的Na₂CrO₄溶液等體積混合會生成沉淀
（5）若常溫下K_sp[Cr（OH）₃]=10^-32，要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol•L^-1，溶液的pH應調至5．

Answer 1

分析 （I）．A、B、C、D、E五種元素均是短周期主族元素，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，分別處于第二、第三周期，則B為C元素、E為S元素；D、E元素原子的最外層電子數(shù)相等，二者同主族，則D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；A的原子半徑最小，則A為H元素；
X、Y、Z、W、G、甲、乙七種物質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M為碳，與甲、乙濃溶液均能反應（相對分子質量：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．
（1）NO₂和O₂按4：1充滿試管后將其倒立于水槽中，發(fā)生反應4NO₂+O₂+H₂O=4HNO₃，溶液體積等于混合氣體的體積，令混合氣體體積為5L，計算生成硝酸的物質的量，進而計算所得硝酸的濃度；
（2）若將NO₂、SO₂、O₂按4：4：3通入H₂O中充分反應，根據(jù)電子轉移守恒可知，反應生成硝酸、硫酸；
（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，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，水的電離與產生氫氧根離子，故c（OH^-）＞c（HS^-），溶液中氫離子濃度最小，溶液中氫氧根離子原因水的電離、S^2-水解、HS^-的水解，溶液中c（OH^-）＞c（HS^-）；
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⁺，可知其電離常數(shù)Ka=$\frac{c（{S}^{2-}）×c（{H}^{+}）}{c（H{S}^{-}）}$，代入數(shù)據(jù)計算；
（Ⅱ）（4）A．Ag₂CrO₄的溶度積常數(shù)K_sp=c²（Ag⁺）×c（CrO₄^2-），結合b點離子濃度計算；
B．Ag₂CrO₄存在溶解平衡；
C．a點離子濃度積大于K_sp，為過飽和溶液，有晶體析出；
D．計算混合后未反應時c²（Ag⁺）×c（CrO₄^2-），與Ksp相比較進行判斷；
（5）根據(jù)K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）計算溶液中c（OH^-），再根據(jù)Kw=c（（H⁺）•c（OH^-），計算溶液中c（H⁺），再根據(jù)pH=-lg（H⁺）計算．

解答 解：（I）．A、B、C、D、E五種元素均是短周期主族元素，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，分別處于第二、第三周期，則B為C元素、E為S元素；D、E元素原子的最外層電子數(shù)相等，二者同主族，則D為O元素；C的原子序數(shù)介于碳、氧之間，則C為N元素；A的原子半徑最小，則A為H元素；
X、Y、Z、W、G、甲、乙七種物質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M為碳，與甲、乙濃溶液均能反應（相對分子質量：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．
（1）（1）NO₂和O₂按4：1充滿試管后將其倒立于水槽中，發(fā)生反應4NO₂+O₂+H₂O=4HNO₃，溶液體積等于混合氣體的體積，令混合氣體體積為5L，則硝酸的物質的量=$\frac{4L}{22.4L/mol}$=$\frac{1}{5.6}$mol，故所得溶液的物質的量濃度=$\frac{\frac{1}{5.6}mol}{5L}$=$\frac{1}{28}$mol/L，
故答案為：$\frac{1}{28}$mol/L；
（2）若將NO₂、SO₂、O₂按4：4：3通入H₂O中充分反應，根據(jù)電子轉移守恒可知，反應生成硝酸、硫酸，反應總的離子方程式為：4NO₂+4SO₂+3O₂+6H₂O═4NO₃^-+4SO₄^2-+12H⁺，
故答案為：4NO₂+4SO₂+3O₂+6H₂O═4NO₃^-+4SO₄^2-+12H⁺；
（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；
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⁺，可知其電離常數(shù)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：NH₄HS；c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；4×10^-12；
（Ⅱ）（4）A．由b點離子濃度可知，Ag₂CrO₄的溶度積常數(shù)K_sp=c²（Ag⁺）×c（CrO₄^2-）=（2×10^-3）²×2.5×10^-3=1×10^-8，故A正確；Ksp
B．Ag₂CrO₄存在溶解平衡，Ag⁺和CrO₄^2-同時存在，故B錯誤；
C．a點離子濃度積c²（Ag⁺）×c（CrO₄^2-）＞1×10^-8，為過飽和溶液，有晶體析出，故C錯誤；
D.0.02mol•L^-1的AgNO₃溶液與0.02mol•L^-1的Na₂CrO₄溶液等體積混合，混合后未反應時c²（Ag⁺）×c（CrO₄^2-）=（0.01）²×0.01=1×10^-6＞1×10^-8，有晶體析出，故D正確，
故選：AD；
（5）要使c（Cr³⁺）降至10^-5mol•L^-1，根據(jù)K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）×c³（OH^-）=10^-32，則溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-32}}{1{0}^{5}}}$mol/L=10^-9mol/L，根據(jù)Kw=c（（H⁺）•c（OH^-）可知溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-9}}$mol/L=10^-5mol/L，此時溶液pH=-lg（H⁺）=5，故溶液的pH應調至5，
故答案為：5．

點評 本題屬于拼合型題目，涉及元素化合物推斷、溶度積的有關計算等，I中元素及物質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氫根離子濃度相等，注意忽略計算，難度中等．