Question

原子序數由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W，四種元素的原子序數之和為32，在周期表中X是原子半徑最小的元素，Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族。

（1）W原子的核外電子排布式為_________。

（2）均由X、Y、Z三種元素組成的三種常見物質A、B、C分別屬于酸、堿、鹽，其化學式依次為_________、__________、_________，推測鹽中陰離子的空間構型為__________，其中心原子雜化方式為__________。

（3）Z、W兩種元素電負性的大小關系為____；Y、Z兩種元素第一電離能的大小關系為____。

（4）CO的結構可表示為CO，元素Y的單質Y₂的結構也可表示為YY。右表是兩者的鍵能數據（單位：kJ·mol^-1）:

①結合數據說明CO比Y₂活潑的原因：_____。

②意大利羅馬大學Fulvio Cacace等人獲得了極具研究意義的Y₄分子，其結構如圖所示，請結合上表數據分析，下列說法中，正確的是_____。

A．Y₄為一種新型化合物           B．Y₄與Y₂互為同素異形體

C．Y₄的沸點比P₄（白磷）高       D．1 mol Y₄氣體轉變為Y₂將放出954.6kJ熱量

 

Answer 1

【答案】

（1）1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ (1分)

（2）HNO₃ 、NH₃·H₂O 、NH₄NO₃ (3分)     平面三角形 (2分)    sp² (1分)

（3）O＞S或S＜O (1分)    N＞O 或O＜N (1分)

（4）①斷裂第一個π鍵消耗能量:CO 273kJ·mol^-1 ＜ N₂ 523.3kJ·mol^-1,CO中第一個π鍵更容易斷裂,故CO比N₂活潑 (3分)         ② B、D (3分)

【解析】

試題分析：原子序數由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W，四種元素的原子序數之和為32，在周期表中X是原子半徑最小的元素，則X為氫元素；Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族，原子序數Y＜Z＜W，則三者的相對位置為，令Y的原子序數為a，則Z的原子序數為a+1，W的原子序數為a+9，所以a+a+1+a+9=32-1，解得a=7，故X為氫元素，Y為氮元素，Z為氧元素，W為硫元素。

（1）W為S元素，S原子的電子排布式為： 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ 。

（2）H、N、O三種元素組成的三種常見物質，分別屬于酸、堿、鹽，為HNO₃ 、NH₃·H₂O 、NH₄NO₃；NO₃‾中N原子作為中心原子提供5個電子，當第VIA族的元素O作為周圍原子時，不提供電子，NO₃‾有一個負電荷，多1個電子，所以價電子一共6個，即3對。所以沒有孤對電子，空間構型為平面三角形，中心原子雜化方式為sp²。

（3）O、S元素位于同主族，電負性O＞S；第一電離能N＞O。

（4）①CO斷裂第一個π鍵消耗能量為1071.9kJ•mol‾¹-798.9kJ•mol‾¹=273kJ·mol^-1, N₂斷裂第一個π鍵消耗能量為941.7 kJ•mol‾¹-418.4kJ•mol‾¹=523.3kJ·mol^-1, CO中第一個π鍵更容易斷裂,故CO比N₂活潑。

②A、N₄為單質，錯誤；B、N₄與N₂是N元素組成的結構和性質不同的單質，互為同素異形體，正確；C、N₄與P₄為結構相似的分子晶體，相對分子質量越大，范德華力越大，所以沸點N₄<P₄，錯誤；D、1 mol N₄氣體轉變為N₂放出的熱量為：2mol×941.7kJ•mol‾¹-6mol×154.8kJ•mol‾¹=954.6kJ。

考點：本題考查元素的推斷、電子排布式的書寫、空間構型和雜化方式、電負性和第一電離能的比較、物質的穩定性比較、化學反應熱效應的計算。