Question

原子序數(shù)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(shù)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(jiàn)物質(zhì)A、B、C分別屬于酸、堿、鹽，其化學(xué)式依次為

 

、

 

、

 

，推測(cè)鹽中陰離子的空間構(gòu)型為

 

，其中心原子雜化方式為

 

．
（3）Z、W兩種元素電負(fù)性的大小關(guān)系為

 

； 
（4）CO的結(jié)構(gòu)可表示為C≡O(shè)，元素Y的單質(zhì)Y₂的結(jié)構(gòu)也可表示為Y≡Y．下表是兩者的鍵能數(shù)據(jù)（單位：kJ?mol^-1）：

	A-B	A═B	A≡B
CO	357.7	798.9	1071.9
Y2	154.8	418.4	941.7

①結(jié)合數(shù)據(jù)說(shuō)明CO比Y₂活潑的原因：

 

．
②意大利羅馬大學(xué)Fulvio Cacace等人獲得了極具研究意義的Y₄分子，其結(jié)構(gòu)如圖所示，請(qǐng)結(jié)合上表數(shù)據(jù)分析，下列說(shuō)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(diǎn)比P₄（白磷）高
D.1mol Y₄轉(zhuǎn)變?yōu)閅₂將放出954.6kJ熱量．

Answer 1

考點(diǎn)：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用,判斷簡(jiǎn)單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類(lèi)型判斷

專(zhuān)題：元素周期律與元素周期表專(zhuān)題,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：原子序數(shù)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(shù)之和為32，在周期表中X是原子半徑最小的元素，則X是H元素，Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族，設(shè)Y的原子序數(shù)是a，則Z的原子序數(shù)是a+1、W原子序數(shù)是a+9，a+a+1+a+9+1=32，則a=7，所以Y是N、Z是O、W是S元素，
（1）W是S元素，其原子核外有16個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)原子核外電子排布式；
（2）均由H、N、O三種元素組成的三種常見(jiàn)物質(zhì)A、B、C分別屬于酸、堿、鹽，酸是硝酸、堿是一水合氨、鹽是硝酸銨，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定離子空間構(gòu)型及原子雜化方式；
（3）同一主族元素中，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而減��；
（4）①根據(jù)斷裂三鍵中的中的一個(gè)π鍵消耗的能量判斷；
②A．N₄為單質(zhì)；
B．N₄與N₂互為同素異形體；
C．分子晶體的相對(duì)分子質(zhì)量越大其熔沸點(diǎn)越高；
D．化學(xué)鍵斷裂要吸收熱量，形成化學(xué)鍵要放出熱量，分別計(jì)算后進(jìn)行比較．

解答： 解：原子序數(shù)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(shù)之和為32，在周期表中X是原子半徑最小的元素，則X是H元素，Y、Z左右相鄰，Z、W位于同主族，設(shè)Y的原子序數(shù)是a，則Z的原子序數(shù)是a+1、W原子序數(shù)是a+9，a+a+1+a+9+1=32，則a=7，所以Y是N、Z是O、W是S元素，
（1）W是S元素，其原子核外有16個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理知其基態(tài)原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；
（2）均由H、N、O三種元素組成的三種常見(jiàn)物質(zhì)A、B、C分別屬于酸、堿、鹽，酸是硝酸（HNO₃）、堿是一水合氨（NH₃?H₂O）、鹽是硝酸銨，鹽的化學(xué)式為NH₄NO₃，硝酸根離子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+

1

2

（5+1-3×2）=3且不含孤電子對(duì)，所以硝酸根離子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，N原子雜化方式為SP²，
故答案為：HNO₃；NH₃?H₂O；NH₄NO₃；平面三角形；SP²；
（3）同一主族元素中，元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的增大而減小，所以電負(fù)性O(shè)＞S，故答案為：O＞S；（4）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，斷裂C≡O(shè)中的一個(gè)π鍵消耗的能量是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol，斷裂N≡N中的一個(gè)π鍵消耗的能量是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol，斷裂一個(gè)π鍵CO比N₂更容易，所以CO更活潑，故答案為：CO的第一個(gè)π鍵的鍵能為273kJ/mol，N₂中的第一個(gè)π鍵的鍵能為523.3kJ/mol，所以CO的第一個(gè)鍵比N₂更容易斷裂；
②A．N₄為單質(zhì)不是化合物，故A錯(cuò)誤；
B．N₄與N₂為同種元素的不同單質(zhì)，互為同素異形體，故B正確；
C．N₄和P₄都是分子晶體，并且結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，沸點(diǎn)越高，所以白磷的沸點(diǎn)高，故C錯(cuò)誤；
D.1molN₄氣體中含有6molN-N鍵，可生成2molN₂，形成2molN≡N鍵，則1molN₄氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂化學(xué)鍵斷裂斷裂吸收的熱量為6×154.8KJ=928.8KJ，形成化學(xué)鍵放出的熱量為941.7KJ×2=1883.4kJ，所以1mo1N₄氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂將放熱，則放出的熱量=1883.4kJ-928.8KJ=954.6kJ，故D正確；
故選BD．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了物質(zhì)結(jié)合和性質(zhì)，包含元素推斷、離子的空間構(gòu)型、原子雜化方式的判斷、核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，利用原子結(jié)構(gòu)、價(jià)層電子對(duì)互斥理論等知識(shí)點(diǎn)來(lái)分析解答，題目難度中等．