Question

原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族．
（1）W原子的核外电子排布式为

 

．
（2）均由X、Y、Z三种元素组成的三种常见物质A、B、C分别属于酸、碱、盐，其中盐的化学式为

 

，推测盐中阴离子的空间构型为

 

，其中心原子杂化方式为

 

．
（3）Z、W两种元素电负性的大小关系为

 

；Y、Z两种元素第一电离能的大小关系为

 

．
（4）CO的结构可表示为CO，元素Y的单质Y₂的结构也可表示为YY．如表是两者的键能数据（单位：kJ?mol^-1）：

	A-B	A═B	A≡B
CO	357.7	798.9	1071.9
Y2	154.8	418.4	941.7

①结合数据说明CO比Y₂活泼的原因：

 

．
②意大利罗马大学Fulvio Cacace等人获得了极具研究意义的Y₄分子，其结构如图所示，请结合上表数据分析，下列说法中，正确的是

 

．
A．Y₄为一种新型化合物
B．Y₄与Y₂互为同素异形体
C．Y₄的沸点比P₄（白磷）高
D.1mol Y₄气体转变为Y₂将放出954.6kJ热量．

Answer 1

考点：原子核外电子排布,元素周期律的作用,元素电离能、电负性的含义及应用,原子轨道杂化方式及杂化类型判断

专题：基本概念与基本理论

分析：原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，则X是H元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族，设Y的原子序数是a，则Z的原子序数是a+1、W原子序数是a+9，a+a+1+a+9+1=32，则a=7，所以Y是N、Z是O、W是S元素，
（1）W是S元素，其原子核外有16个电子，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式；
（2）均由H、N、O三种元素组成的三种常见物质A、B、C分别属于酸、碱、盐，酸是硝酸、碱是一水合氨、盐是硝酸铵，根据价层电子对互斥理论确定离子空间构型及原子杂化方式；
（3）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；
同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素；
（4）①根据断裂三键中的中的一个π键消耗的能量判断；
②A．N₄为单质；
B．N₄与N₂互为同素异形体；
C．分子晶体的相对分子质量越大其熔沸点越高；
D．化学键断裂要吸收热量，形成化学键要放出热量，分别计算后进行比较．

解答： 解：原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，则X是H元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族，设Y的原子序数是a，则Z的原子序数是a+1、W原子序数是a+9，a+a+1+a+9+1=32，则a=7，所以Y是N、Z是O、W是S元素，
（1）W是S元素，其原子核外有16个电子，根据构造原理知其基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴，故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴；
（2）均由H、N、O三种元素组成的三种常见物质A、B、C分别属于酸、碱、盐，酸是硝酸、碱是一水合氨、盐是硝酸铵，盐的化学式为NH₄NO₃，硝酸根离子价层电子对个数=3+

1

2

（5+1-3×2）=3且不含孤电子对，所以硝酸根离子空间结构为平面三角形，N原子杂化方式为SP²，故答案为：NH₄NO₃；平面三角形；SP²；
（3）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O＞S；
同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能N＞O，
故答案为：O＞S；N＞O；
（4）①根据表中数据可知，断裂C≡O中的一个π键消耗的能量是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol，断裂N≡N中的一个π键消耗的能量是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol，断裂一个π键CO比N₂更容易，所以CO更活泼．
故答案为：CO的第一个π键的键能为273kJ/mol，N₂中的第一个π键的键能为523.3kJ/mol，所以CO的第一个键比N₂更容易断裂；
②A．N₄为单质不是化合物，故A错误；
B．N₄与N₂为同种元素的不同导致，互为同素异形体，故B正确；
C．N₄和P₄都是分子晶体，并且结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，所以白磷的沸点高，故C错误；
D.1molN₄气体中含有6molN-N键，可生成2molN₂，形成2molN≡N键，则1molN₄气体转变为N₂化学键断裂断裂吸收的热量为6×154.8KJ=928.8KJ，形成化学键放出的热量为941.7KJ×2=1883.4kJ，所以1mo1N₄气体转变为N₂将放热，则放出的热量=1883.4kJ-928.8KJ=924.6kJ，故D错误；
故选B．

点评：本题考查了物质结合和性质，涉及元素推断、离子的空间构型、原子杂化方式的判断、核外电子排布等知识点，这些知识点都是考试热点，利用原子结构、价层电子对互斥理论等知识点来分析解答，题目难度中等．