Question

X、Y、Z、W四种元素，均位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数依次增大，且核电荷数之和为51；Y元素原子的L层p轨道中有2个电子；Z与Y元素原子的价电子数相同；W元素原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1．
（1）Y₂X₂分子中存在

 

个σ键，在X-Y、X-Z两种共价键中，键的极性较强的是（用元素符号表示，下同）

 

，键能较小的是

 

．
（2）Y和Z可分别与X形成18电子的共价化合物a、b，则a的分子式是

 

，b分子的空间构型是

 

．
（3）Y元素最高价氧化物的晶体类型为

 

，其熔点比Z晶体

 

（填“高”、“低”或“无法确定”）．
（4）W元素基态原子的核外电子排布式是

 

，W单质与某浓度硝酸反应生成两种硝酸盐的化学方程式为

 

．

Answer 1

分析：Y原子的L层p轨道中有2个电子1s²2s²2p²，为6号元素碳；Z与Y原子的价电子数相同：最外层为四个电子且均位于元素周期表的前四周期，为14号元素硅；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1，1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，30号锌元素；电荷数之和为，X为51-30-6-14=1，1号元素氢．
（1）Y₂X₂分子为C₂H₂，H-C≡C-H，直线形分子；
（2）Y和Z可分别与X形成18电子的共价化合物a、b分别为C₂H₆，siH₄，siH₄的空间构型与甲烷相同为正四面体；
（3）二氧化碳为分子晶体，Z是硅元素常温下为固体，二氧化碳为气体，故熔点比硅晶体低；
（4）根据核外电子排布原理解答；浓度在0.5%以下的硝酸与金属反应就会生成NH₄NO₃、对应的硝酸盐和水．

解答：解：Y原子的L层p轨道中有2个电子1s²2s²2p²，为6号元素碳；Z与Y原子的价电子数相同：最外层为四个电子且均位于元素周期表的前四周期，为14号元素硅；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1，1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，30号锌元素；电荷数之和为，X为51-30-6-14=1，1号元素氢．
（1）Y₂X₂分子为C₂H₂，H-C≡C-H，直线形分子，3个σ键（2个C-H，1个C-C）；H-C，H-Si两种共价键中，碳元素的非金属性强，H-C键的极性较强，H-Si键键能较小，故答案为：3；H-C；H-Si；
（2）Y和Z可分别与X形成18电子的共价化合物a、b分别为C₂H₆，siH₄，siH₄的空间构型与甲烷相同为正四面体，
故答案为：C₂H₆；正四面体；
（3）Y元素最高价氧化物为二氧化碳，晶体类型为分子晶体，Z是硅元素常温下为固体，二氧化碳为气体，故熔点比硅晶体低，故答案为：分子晶体；低；
（4）W元素基态原子的核外电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，浓度在0.5%以下的硝酸与金属反应就会生成
NH₄NO₃、对应的硝酸盐和水，方程式为4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²或[Ar]3d¹⁰4s²；4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；

点评：本题考查原子核外电子排布，共价键的形成及共价键的主要类型，判断简单分子或离子的构型，晶体的类型与物质熔点、硬度、导电性等的关系，难度适中，注意掌握浓度在0.5%以下的硝酸与金属反应就会生成NH₄NO₃、对应的硝酸盐和水．