Question

X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常見元素，其相關(guān)信息如下表：

元素	相關(guān)信息
X	X的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍
Y	Y形成的多種單質(zhì)，其中之一是地球生物的“保護傘”
Z	Z的基態(tài)原子核外p能級總電子數(shù)比s能級總電子數(shù)少一個
M	M存在質(zhì)量數(shù)為27，中子數(shù)為14的核素
W	W有多種化合價，其白色氫氧化合物在空氣中會迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色

（1）W位于元素周期表第

 

周期第

 

族，W的基態(tài)原子外圍有

 

個不同運動狀態(tài)的電子．
（2）X的電負性比Y的

 

（填“大”或“小”）；Z的第一電離能比Y的

 

（填“大”或“小”）．X和Y的氣態(tài)氫化物中，較穩(wěn)定的是

 

（寫化學式）．Y所在族各種元素的氣態(tài)氫化物中沸點最低的是

 

（寫化學式）．
（3）寫出M、Y形成的化合物與Z的最高價氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)的化學方程式

 

．
（4）在500℃，30MPa下，將1molH₂與足量的Z₂置于密閉容器中充分反應(yīng)生成ZH₃，H₂的轉(zhuǎn)化率為25%時，放出熱量為7.7kJ．寫出該熱化學反應(yīng)方程式

 

．

Answer 1

考點：位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系應(yīng)用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常見元素，
X的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍，則L層電子數(shù)為4，則X是C元素；
Y形成的多種單質(zhì)，其中之一是地球生物的“保護傘”臭氧，則Y是O元素；
Z的基態(tài)原子核外p能級總電子數(shù)比s能級總電子數(shù)少一個，且為短周期元素，其s電子總數(shù)為4、p電子總數(shù)為3，則Z為N元素；
M存在質(zhì)量數(shù)為27、中子數(shù)為14的核素，則M質(zhì)子數(shù)為13，所以M為Al元素；
W有多種化合價，其白色氫氧化合物在空氣中會迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，則W為Fe元素，
（1）W為Fe元素，位于元素周期表第四周期第VIII族，基態(tài)原子核外有多少種能級就有多少種運動狀態(tài)；
（2）元素的非金屬性越強，其電負性越大，非金屬性O(shè)；
同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
元素的非金屬性越強，其氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定；同一主族元素的氫化物中，其氫化物沸點隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大，但含有氫鍵的物質(zhì)沸點最高；
（3）Al、O形成的化合物Al₂O₃與N的最高價氧化物對應(yīng)的水化物HNO₃反應(yīng)生成鹽和水；
（4）在500℃，30MPa下，將1molH₂與足量的N₂置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH₃，H₂的轉(zhuǎn)化率為25%時，氫氣參加反應(yīng)的物質(zhì)的量=1mol×25%=0.25mol，放出熱量為7.7kJ，3mol氫氣完全反應(yīng)放出的熱量=

7.7kJ

0.25mol

×3mol=92.4kJ．

解答： 解：X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常見元素，
X的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍，則L層電子數(shù)為4，則X是C元素；
Y形成的多種單質(zhì)，其中之一是地球生物的“保護傘”臭氧，則Y是O元素；
Z的基態(tài)原子核外p能級總電子數(shù)比s能級總電子數(shù)少一個，且為短周期元素，其s電子總數(shù)為4、p電子總數(shù)為3，則Z為N元素；
M存在質(zhì)量數(shù)為27、中子數(shù)為14的核素，則M質(zhì)子數(shù)為13，所以M為Al元素；
W有多種化合價，其白色氫氧化合物在空氣中會迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，則W為Fe元素，
（1）W為Fe元素，位于元素周期表第四周期第VIII族，基態(tài)原子核外有多少種能級就有多少種運動狀態(tài)，基態(tài)Fe原子核外有8種能級，所以其基態(tài)原子核外有8種運動狀態(tài)，故答案為：四；VIII；8；
（2）元素的非金屬性越強，其電負性越大，非金屬性O(shè)＞C，所以電負性O(shè)＞C；
同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，Z是N元素、Y是O元素，二者位于同一周期，N元素位于第VA族、O元素位于第VIA族，所以第一電離能N＞O；
元素的非金屬性越強，其氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性O(shè)＞C，所以氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性O(shè)＞C，所以氫化物較穩(wěn)定的是 H₂O；
同一主族元素的氫化物中，其氫化物沸點隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大，但含有氫鍵的物質(zhì)沸點最高，Y是O元素，氧族元素中，水的相對分子質(zhì)量最小，但含有氫鍵導致其沸點最高，所以沸點最低的是H₂S，
故答案為：小；大；H₂O；H₂S；
（3）Al、O形成的化合物Al₂O₃與N的最高價氧化物對應(yīng)的水化物HNO₃反應(yīng)生成鹽和水，反應(yīng)方程式為Al₂O₃+6HNO₃=2Al（NO₃）₃+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6HNO₃=2Al（NO₃）₃+3H₂O；
（4）在500℃，30MPa下，將1molH₂與足量的N₂置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH₃，H₂的轉(zhuǎn)化率為25%時，氫氣參加反應(yīng)的物質(zhì)的量=1mol×25%=0.25mol，放出熱量為7.7kJ，3mol氫氣完全反應(yīng)放出的熱量=

7.7kJ

0.25mol

×3mol=92.4kJ，其熱化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．

點評：本題考查位置結(jié)構(gòu)性質(zhì)的相互關(guān)系及應(yīng)用，涉及熱化學反應(yīng)方程式、氫鍵、電負性和電離能等知識點，側(cè)重考查學生綜合應(yīng)用能力，氫鍵只影響物質(zhì)物理性質(zhì)不影響化學性質(zhì)，氫鍵屬于分子間作用力，知道第一電離能變化規(guī)律及異�，F(xiàn)象，題目難度中等．