Question

X、Y、Z、M、N、Q为元素周期表前四周期的六种元素．其中X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，M的内层电子数是最外层电子数的9倍，Q在元素周期表的各元素中电负性最大．元素N的气态原子逐个失去第1个至第4个电子所需能量（即电离能，用符号I₁至I₄表示）如下表所示：

	I1	I2	I3	I4
电离能（kJ/mol）	578	1817	2745	11578

请回答下列问题：
（1）X元素的基态原子中电子占据

 

种能量不同的原子轨道，属于

 

区元素，它的外围电子排布图为

 

．
（2）XZ₃分子的立体结构是

 

，XZ₂分子中中心原子的杂化类型为

 

，两者中属于极性分子的是

 

（写分子式），请简述XZ₃和XZ₂对应水化物的酸性强弱差异的原因

 

．
（3）元素N的化合价最可能是

 

；
（4）M与Q形成的化合物的沸点远高于Y与Q形成的化合物的原因是：

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：X、Y、Z、M、N、Q为元素周期表前四周期的六种元素，X原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，X为S元素；Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Y有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为C元素；Z是地壳内含量最高的元素，为O元素；M的内层电子数是最外层电子数的9倍，M只能处于第四周期，最外层电子数只能为2，内层电子总数为18，核外电子总数为20，故M为Ca元素；N的原子序数比M小1，则N为K元素；Q在元素周期表的各元素中电负性最大，Q为F元素，依据元素N的气态原子逐个失去第1个至第3个电子所需能量能量较低，到失去第4个电子能量突然增高数倍，故N能形成+3价阳离子，为ⅢA族元素，据此解答各小题即可．

解答： 解：X、Y、Z、M、N、Q为元素周期表前四周期的六种元素，X原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，X为S元素；Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Y有2个电子层，最外层电子数为4，故Y为C元素；Z是地壳内含量最高的元素，为O元素；M的内层电子数是最外层电子数的9倍，M只能处于第四周期，最外层电子数只能为2，内层电子总数为18，核外电子总数为20，故M为Ca元素；N的原子序数比M小1，则N为K元素；Q在元素周期表的各元素中电负性最大，Q为F元素，依据元素N的气态原子逐个失去第1个至第3个电子所需能量能量较低，到失去第4个电子能量突然增高数倍，故N能形成+3价阳离子，为ⅢA族元素，依据分析可知：X为硫、Y为碳、Z为氧、M为钙、N为ⅢA族元素、Q为氟，
（1）X为硫，S元素的基态原子中电子占据5种能量不同的原子轨道，属于p区元素，它的外围电子排布图为：，
故答案为：5；p；；
（2）XZ₃为SO₃，SO₃分子中，中心原子硫原子最外层6个电子，外围有三个原子，所以不含有孤电子对，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+

1

2

（6-3×2）=3，且不含孤电子对，所以三氧化硫分子为平面三角形结构，SO₂的价层电子对个数是3，所以硫原子采取sp²杂化，SO₂呈V形，为极性分子，（HO）mSO_n中n值越大，S元素的正电性越高，导致S-O-H中O的电子偏向S，因而在水分子的作用下也就越容易电离出H⁺，所以酸性H₂SO₄＞H₂SO₃，故答案为：平面三角形；sp²杂化；SO₂； （HO）mSO_n中n值越大，S元素的正电性越高，导致S-O-H中O的电子偏向S偏移，因而在水分子的作用下也就越容易电离畜H⁺，酸性所以H₂SO₄＞H₂SO₃；
（3）元素N处于第ⅢA族，故化合价最可能是+3，故答案为：+3；
（4）Ca与F形成的化合物的沸点远高于C与F形成的化合物的原因是：Ca²⁺和F^-以离子键形成离子晶体，而CF₄分子间以范德华力结合成分子晶体，离子键比范德华力强得多，故答案为：Ca²⁺和F^-以离子键形成离子晶体，而CF₄分子间以范德华力结合成分子晶体，离子键比范德华力强得多．

点评：本题主要考查的是元素的推断，以此为载体重点涉及了核外价电子排布、分子结构判断、杂化类型判断，第一电离能等知识点，综合性较强，难度中等．