Question

20．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42．X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子．X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成负一价离子．请回答下列问题：
（1）X元素原子基态时的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为；
（3）已知化合物X₂Y₃在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ₃，产物还有ZnSO₄和H₂O，该反应的化学方程式是As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄═2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O；
（4）将Y₂、Z₂按图所示通入某燃料电池中，其中b电极的电极反应式为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

Answer 1

分析 X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X元素原子的核外电子排布式为 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，处于第四周期第ⅤA族，故X为As元素；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y的2p轨道上有2个电子或4个电子，所以Y为碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y为氧元素；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，则Z的质子数为42-8-33=1，则Z为氢元素，氢原子可以形成负一价离子，符合题意．

解答 解：X的原子4p轨道上有3个未成对电子，X元素原子的核外电子排布式为 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，处于第四周期第ⅤA族，故X为As元素；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y的2p轨道上有2个电子或4个电子，所以Y为碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y为氧元素；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，则Z的质子数为42-8-33=1，则Z为氢元素，氢原子可以形成负一价离子．
（1）X的原子4p轨道上有3个未成对电子，X元素原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（2）Y为O元素，原子基态时的电子排布式为1s²2s²2p⁴，其价电子的轨道表示式为，
故答案为：；
（3）化合物X₂Y₃为As₂O₃，XZ₃为AsH₃，As₂O₃在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为AsH₃，产物还有ZnSO₄和H₂O，反应中Zn元素化合价由0价升高为+2价，As元素化合价由+3价降低为-3价，参加反应的Zn与As₂O₃的物质的量之比为6×2：2=6：1，反应方程式为As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄═2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O；
故答案为：As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄═2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O；
（4）O₂、H₂与硫酸形成燃料电池，b电极通入氧气，而氧气发生还原反应，获得电子，酸性条件下生成水，b电极的电极反应式为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

点评 本题考查结构与位置关系、核外电子排布规律、氧化还原反应、原电池等，难度不大，注意把握原子核外电子的排布规律．