Question

11．X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序数依次增大的五种元素．X元素是元素周期表中核电荷数最小的元素．Y的一种核素常用于考古，某一种同素异形体为自然界最硬的物质．ZX₃气体溶于水呈碱性．W的外围电子排布是3s¹．G²⁺离子的M层d轨道只有5个电子．请回答下列问题：
（1）W在元素周期表中的位置是第三周期第IA族；W和Z形成的化合物水溶液呈碱性，用离子方程式表示其原因N^3-+H₂O?NH₃+OH^-．
（2）Z原子的第一电离能比氧原子的大（填“大”或“小”）；G的基态原子电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²．
（3）X与Y可形成多种化合物，其中一种化合物的分子式是X₆Y₆，分子中只有σ键，该分子的结构简式是；该化合物中Y的杂化轨道类型是sp³．
（4）G的最高价氧化物对应水化物的钾盐，在酸性条件下，常用于测定溶液中Fe²⁺的含量，该反应的离子方程式是MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（5）可用YX₄还原ZO_x以消除污染．已知：
YX₄（g）+4ZO₂（g）═4ZO（g）+YO₂（g）+2X₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
YX₄（g）+4ZO（g）═2Z₂（g）十YO₂（g）+2X₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
试写出用YX₄还原ZO₂至Z₂的热化学方程式：CH₄ （g）+2NO₂ （g）=CO₂（g）+N₂ （g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序数依次增大的五种元素，X是元素周期表中核电荷数最小的元素，故X为H元素；Y的一种核素常用于考古，其一种同素异形体为自然界最硬的物质，则Y为C元素；ZX₃气体溶于水呈碱性，则Z为N元素；W的外围电子排布是3s¹，则W为Na；G²⁺离子的M层d轨道只有5个电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，则G为Mn．

解答 解：X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序数依次增大的五种元素，X是元素周期表中核电荷数最小的元素，故X为H元素；Y的一种核素常用于考古，其一种同素异形体为自然界最硬的物质，则Y为C元素；ZX₃气体溶于水呈碱性，则Z为N元素；W的外围电子排布是3s¹，则W为Na；G²⁺离子的M层d轨道只有5个电子，原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，则G为Mn．
（1）W是Na元素，位于元素周期表第三周期第IA族；W和Z形成的化合物为Na₃N，水溶液呈碱性，用离子方程式表示其原因：N^3-+H₂O?NH₃+OH^-；
故答案为：第三周期第IA族；N^3-+H₂O?NH₃+OH^-；
（2）N元素原子2p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于氧原子；G为Mn元素，基态原子价电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，
故答案为：大；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；
（3）H与C可形成多种化合物，其中一种化合物的分子式是H₆C₆，分子中只有σ键，该分子的结构简式是，碳原子形成4个σ键，没有孤对电子，碳原子杂化方式为sp³杂化，
故答案为：；sp³；
（4）G的最高价氧化物对应水化物的钾盐为KMnO₄，在酸性条件下，常用于测定溶液中Fe²⁺的含量，该反应的离子方程式是：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
（5）已知：①CH₄ （g）+4NO₂ （g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄ （g）+4NO（g）=2N₂ （g）+CO₂ （g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
根据盖斯定律①+②得：2CH₄ （g）+4NO₂ （g）=2CO₂（g）+2N₂ （g）+4H₂O（g）△H=-1734kJ•mol^-1，
即热化学方程式为CH₄ （g）+2NO₂ （g）=CO₂（g）+N₂ （g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄ （g）+2NO₂ （g）=CO₂（g）+N₂ （g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1．

点评 本题是对物质结构的考查，涉及结构性质位置关系、电离能、核外电子排布、分子结构、杂化方式、氧化还原反应、热化学方程式书写等，注意对理解掌握同周期第一电离能异常原因．