Question

20．前四周期元素X、Y、Z、W、N核电荷数依次增加，其中X、Y、Z、W四种元素的核电荷数之和为58；Y 原子的M层p轨道有3个未成对电子；Z与Y同周期，且在该周期中电负性最大；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5：2；N³⁺的价电子排布式为3d⁵．
（1）W的元素符号为Mn，N元素在元素周期表中的位置第四周期VIII族．
（2）Y与X形成共价化合物A，Z与X形成共价化合物B，A与B还原性较强的是PH₃（写分子式）
（3）含W元素的最高化合价的含氧酸根离子是MnO₄^-，该含氧酸根离子在分析化学中有重要作用，
请写出在酸性条件下该含氧酸根离子与NSO₄溶液反应的离子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（4）W的某黑色氧化物常于实验室制取Z单质，写出该反应的化学方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（5）元素N的核电荷数是另一种元素Q的2倍，则Q单质与烧碱溶液反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；向反应后的溶液中，通入足量CO₂，反应的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 前四周期元素X、Y、Z、W、N核电荷数依次增加，Y 原子的M层p轨道有3个未成对电子，则外围电子排布为3s²3p³，故Y为P元素；Z与Y同周期，且在该周期中电负性最大，则Z为Cl元素；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，最外层电子数为2，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：2，d轨道数目为5，外围电子排布为3d⁵4s²，故W为Mn元素，则X、Y、Z、W四种元素的核电荷数之和为58，则X核电荷数为58-15-17-25=1，故X为H元素；N³⁺的价电子排布式为3d⁵，则N的原子序数为2+8+8+5+3=26，故N为Fe，据此解答．

解答 解：前四周期元素X、Y、Z、W、N核电荷数依次增加，Y 原子的M层p轨道有3个未成对电子，则外围电子排布为3s²3p³，故Y为P元素；Z与Y同周期，且在该周期中电负性最大，则Z为Cl元素；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，最外层电子数为2，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：2，d轨道数目为5，外围电子排布为3d⁵4s²，故W为Mn元素，则X、Y、Z、W四种元素的核电荷数之和为58，则X核电荷数为58-15-17-25=1，故X为H元素；N³⁺的价电子排布式为3d⁵，则N的原子序数为2+8+8+5+3=26，故N为Fe．
（1）由上述分析可知，W为Mn元素，N为Fe元素，在元素周期表中的位置：第四周期VIII族，
故答案为：Mn；第四周期VIII族；
（2）Y与X形成共价化合物A为PH₃，Z与X形成共价化合物B为HCl，由于非金属性P＜Cl，故氢化物还原性：PH₃＞HCl，故答案为：PH₃；
（3）含W（Mn）元素的最高化合价的含氧酸根离子是MnO₄^-，MnO₄^-离子与FeSO₄溶液反应的离子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-；MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
（4）W（Mn）的某黑色氧化物常于实验室制取Z单质，为二氧化锰与浓盐酸制备氯气，该反应的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（5）元素N（Fe）的核电荷数是另一种元素Q的2倍，则Q为Al，则Al单质与烧碱溶液反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．向反应后的溶液中，通入足量CO₂，反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评 本题考查元素推断、核外电子排布、常用化学用语等，根据核外电子排布特点推断元素是解题关键，侧重对化学用语的考查，难度中等．