Question

四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知他们的核电荷数依次增强，且核电荷数之和为51；Y原子的L层p轨道中有2个电子；Z与Y原子的价层电子数相同；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中电子数与最外层电子数之比为5：1．
（1）Y与Z可分别与X形层只含一个中心原子的共价化合物a、b，它们的分子式分别是

CH₄

、

SiH₄

；杂化轨道分别是

sp³

、

sp³

；a分子的立体结构是

正四面体

．
（2）在X和Y的氧化物中，属于非极性分子的是（填分子式）

CO₂

；其结构式为

O=C=O

，属于含有非极性键的极性分子的是（填分子式）

H₂O₂

．
（3）Y与Z比较，电负性较大的是

Y

．
（4）W的元素符号是

Zn

，其+2价离子的核外电子排布式是

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰

．

Answer 1

分析：Y原子的L层p轨道中有2个电子，所以其核外电子排布式为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，所以其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，为30号锌元素；电荷数之和为，X为51-30-6-14=1，1号元素氢．

解答：解：Y原子的L层p轨道中有2个电子，所以其核外电子排布式为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，所以其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，为30号锌元素；电荷数之和为，X为51-30-6-14=1，1号元素氢．
（1）C与Si可分别与H形成只含一个中心原子的共价化合物CH₄、SiH₄，甲烷、硅烷分子中都分别含有4个σ键不含孤电子对，所以都是采取sp³杂化，甲烷分子是正四面体构型，
故答案为：CH₄，SiH₄，sp³，sp³，正四面体；
（2）C、Si形成的氧化物中，属于非极性分子的是CO₂，其结构式为O=C=O，属于含有非极性键的极性分子的是H₂O₂，故答案为：CO₂，O=C=O，H₂O₂；
（3）碳和硅是同一主族元素，同一主族元素中元素的电负性随着原子序数的增大而减小，所以电负性较大的是Y，故答案为Y；
（4）通过以上分析知，W是Zn元素，锌原子失去最外层2个电子变成+2价阳离子，其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰．

点评：本题以元素的推断为载体考查了核外电子排布式的书写、分子中原子杂化方式的判断等知识点，正确推断元素是解本题的关键，注意原子最外层电子能量不一定最大，但失电子时首先失去最外层电子，为易错点．