Question

X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表：

元素	相关信息
X	X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
Y	Y形成的多种单质，其中之一是地球生物的“保护伞”
Z	Z的基态原子核外p能级总电子数比s能级总电子数少一个
M	M存在质量数为27，中子数为14的核素
W	W有多种化合价，其白色氢氧化合物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色

（1）W位于元素周期表第

 

周期第

 

族，W的基态原子外围有

 

个不同运动状态的电子．
（2）X的电负性比Y的

 

（填“大”或“小”）；Z的第一电离能比Y的

 

（填“大”或“小”）．X和Y的气态氢化物中，较稳定的是

 

（写化学式）．Y所在族各种元素的气态氢化物中沸点最低的是

 

（写化学式）．
（3）写出M、Y形成的化合物与Z的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式

 

．
（4）在500℃，30MPa下，将1molH₂与足量的Z₂置于密闭容器中充分反应生成ZH₃，H₂的转化率为25%时，放出热量为7.7kJ．写出该热化学反应方程式

 

．

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、W是元素周期表前四周期中的常见元素，
X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，则L层电子数为4，则X是C元素；
Y形成的多种单质，其中之一是地球生物的“保护伞”臭氧，则Y是O元素；
Z的基态原子核外p能级总电子数比s能级总电子数少一个，且为短周期元素，其s电子总数为4、p电子总数为3，则Z为N元素；
M存在质量数为27、中子数为14的核素，则M质子数为13，所以M为Al元素；
W有多种化合价，其白色氢氧化合物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，则W为Fe元素，
（1）W为Fe元素，位于元素周期表第四周期第VIII族，基态原子核外有多少种能级就有多少种运动状态；
（2）元素的非金属性越强，其电负性越大，非金属性O；
同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定；同一主族元素的氢化物中，其氢化物沸点随着相对分子质量的增大而增大，但含有氢键的物质沸点最高；
（3）Al、O形成的化合物Al₂O₃与N的最高价氧化物对应的水化物HNO₃反应生成盐和水；
（4）在500℃，30MPa下，将1molH₂与足量的N₂置于密闭容器中充分反应生成NH₃，H₂的转化率为25%时，氢气参加反应的物质的量=1mol×25%=0.25mol，放出热量为7.7kJ，3mol氢气完全反应放出的热量=

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见元素，
X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，则L层电子数为4，则X是C元素；
Y形成的多种单质，其中之一是地球生物的“保护伞”臭氧，则Y是O元素；
Z的基态原子核外p能级总电子数比s能级总电子数少一个，且为短周期元素，其s电子总数为4、p电子总数为3，则Z为N元素；
M存在质量数为27、中子数为14的核素，则M质子数为13，所以M为Al元素；
W有多种化合价，其白色氢氧化合物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，则W为Fe元素，
（1）W为Fe元素，位于元素周期表第四周期第VIII族，基态原子核外有多少种能级就有多少种运动状态，基态Fe原子核外有8种能级，所以其基态原子核外有8种运动状态，故答案为：四；VIII；8；
（2）元素的非金属性越强，其电负性越大，非金属性O＞C，所以电负性O＞C；
同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，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，所以第一电离能N＞O；
元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定，非金属性O＞C，所以气态氢化物稳定性O＞C，所以氢化物较稳定的是 H₂O；
同一主族元素的氢化物中，其氢化物沸点随着相对分子质量的增大而增大，但含有氢键的物质沸点最高，Y是O元素，氧族元素中，水的相对分子质量最小，但含有氢键导致其沸点最高，所以沸点最低的是H₂S，
故答案为：小；大；H₂O；H₂S；
（3）Al、O形成的化合物Al₂O₃与N的最高价氧化物对应的水化物HNO₃反应生成盐和水，反应方程式为Al₂O₃+6HNO₃=2Al（NO₃）₃+3H₂O，故答案为：Al₂O₃+6HNO₃=2Al（NO₃）₃+3H₂O；
（4）在500℃，30MPa下，将1molH₂与足量的N₂置于密闭容器中充分反应生成NH₃，H₂的转化率为25%时，氢气参加反应的物质的量=1mol×25%=0.25mol，放出热量为7.7kJ，3mol氢气完全反应放出的热量=

7.7kJ

0.25mol

×3mol=92.4kJ，其热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1，故答案为：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．

点评：本题考查位置结构性质的相互关系及应用，涉及热化学反应方程式、氢键、电负性和电离能等知识点，侧重考查学生综合应用能力，氢键只影响物质物理性质不影响化学性质，氢键属于分子间作用力，知道第一电离能变化规律及异常现象，题目难度中等．