Question

13．X、Y、Z、W是元素周期表中前四周期原子序数依次增大的四种元素，其相关信息如表：

元素	相关信息
X	X的基态原子核外只有三个能级，且各能级电子相等
Y	Y的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的三倍
Z	Z的基态原子价电子排布为nsn-1
W	W的单质是一种常见的红色金属，在潮湿的空气中易生成绿色的锈斑

（1）W位于元素周期表第四周期IB族，其基态原子核外有1个未成对电子．
（2）与Z同周期且依次相邻的两种元素的原子与Z比较，三者第一电离能的大小顺序为I₁（Mg）＞I₁（Al）＞I₁（Na）[用I₁（元素符号）表示]；Y的氢化物在同族的氢化物中沸点反常，其原因是水分子间存在氢键．
（3）写出W的单质在潮湿的空气中生成绿色锈斑的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：．
（4）在X、Y与氢三种元素组成的多种分子中，有些分子的核磁共振氢谱显示有三种氢，且数目比为1：2：3，写出其中一种分子的名称：乙醇．X、Y可以形成多种弱酸根离子，写出其中一种离子水解的离子方程式：CO₃^2-+H₂O??HCO₃^-+OH^-．

Answer 1

分析 X的基态原子核外只有三个能级，且各能级电子相等，原子核外的分子排布式为1s²2s²2p²，故X为C元素；Y的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的三倍，最外层电子数不超过8，故原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则Y为O元素；Z的基态原子价电子排布为ns^n-1，则Z为Mg；W的单质是一种常见的红色金属，在潮湿的空气中易生成绿色的锈斑，则W为Cu．

解答 解：X的基态原子核外只有三个能级，且各能级电子相等，原子核外的分子排布式为1s²2s²2p²，故X为C元素；Y的基态原子最外层电子数是其内层电子总数的三倍，最外层电子数不超过8，故原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则Y为O元素；Z的基态原子价电子排布为ns^n-1，则Z为Mg；W的单质是一种常见的红色金属，在潮湿的空气中易生成绿色的锈斑，则W为Cu．
（1）W为Cu元素，处于周期表中第四周期IB族，外围电子排布式为3d¹⁰4s¹，4s能级1个电子为未成对电子，
故答案为：四、IB；1；
（2）与Z同周期且依次相邻的两种元素分别为Na和Al，同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势，但当外围电子在能量相等的轨道上形成全空、半满或全满结构时，原子的能量较低，元素的第一电离能较大，故I₁（Mg）＞I₁（Al）＞I₁（Na），
Y的氢化物为H₂O，因为水分子间存在氢键，所以沸点反常，高于同族氢化物的沸点，
故答案为：I₁（Mg）＞I₁（Al）＞I₁（Na）；水分子间存在氢键；
（3）W单质生成绿色锈斑，是铜与空气中CO₂、H₂O、O₂反应生成Cu₂（OH）₂CO₃，电子转移由铜指向氧，标出电子转移的方向和数目：，
故答案就为：；
（4）由C、H、O三种元素组成的有机物，分子的核磁共振氢谱显示有三种氢，且数目比为1：2：3，符合题给条件要求的为乙醇；C、O可以组成多种弱酸根离子，如CO₃^2-、C₂O₄^2-等，其中一种离子水解的离子方程式：CO₃^2-+H₂O??HCO₃^-+OH^-，
故答案为：乙醇；CO₃^2-+H₂O??HCO₃^-+OH^-．

点评 本题考查原子结构、电离能、羟基、电子转移、元素化合物知识等，根据核外电子排布推断元素是解题关键，注意同周期主族元素中第一电离能异常情况、氢键对物质性质的影响．