Question

17．四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数依次增加，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原子与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轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1．
（1）Y、Z可分别与X形成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）Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是分子晶体、原子晶体；
（3）X的氧化物与Y的氧化物中，分子极性较小的是（填分子式）CO₂；
（4）Y与Z比较，电负性较大的是C；
（5）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，其核外电子排布式为1s²2s²2p²，则Y为碳元素；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，含有d轨道处于第四周期，最外层电子数为2，d轨道电子数为10，则其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，故W为锌元素；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，原子序数小于Zn，则Z为硅元素；四元素核电荷数之和为51，故X原子核电荷数=51-30-6-14=1，则X为氢元素，据此解答．

解答 解：Y原子的L层p轨道中有2个电子，其核外电子排布式为1s²2s²2p²，则Y为碳元素；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，含有d轨道处于第四周期，最外层电子数为2，d轨道电子数为10，则其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，故W为锌元素；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，原子序数小于Zn，则Z为硅元素；四元素核电荷数之和为51，故X原子核电荷数=51-30-6-14=1，则X为氢元素．
（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，所以a是CH₄，b为SiH₄，甲烷、硅烷分子中C、Si原子都形成4个σ键不含孤电子对，所以C、Si原子都是采取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）Y元素最高价氧化物为二氧化碳，Z的最高价氧化物是二氧化硅，二氧化碳是分子晶体，二氧化硅是原子晶体，故答案为：分子；原子；
（3）X的氧化物是水，Y的氧化物是二氧化碳，水是极性分子，二氧化碳是非极性分子，所以分子极性较小的是CO₂，故答案为：CO₂；
（4）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C，故答案为：C；
（5）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：Zn；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰．

点评 本题考查结构性质位置关系应用、核外电子排布规律、杂化理论，分子结构与晶体类型、电负性等知识点，正确推断元素是解本题的关键，注意基态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．