Question

T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次递增，相关信息如下表：

元素	相关信息
T	T原子所处的周期数、族序数分别与其原子序数相等
X	X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同
Z	Z可形成Z2、Z3两种气态单质
Q	在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小
R	3p能级上有1个电子
W	W的一种核素的质量数为56，中子数为30

（1）X、Y、Z三种元素的第一电离能由大到小的顺序是

 

（用元素符号表示，下同）；W的基态原子的核外电子排布式为

 

；X与Y原子结合形成的X₃Y₄晶体，其硬度比金刚石大，则X₃Y₄晶体中含有

 

键（填“共价”、“离子”、“金属”）
（2）T₂Z和Q₂Z₂反应的化学方程式为：

 

（3）将amolQ单质与bmolR单质组成的固体混合物投入到足量的水中，若固体完全溶解最终得到澄清溶液，则同时产生的气体的物质的量为

 

 mol（用a、b表示）；当a=b时，写出反应的离子方程式

 

．
（4）已知25℃、101kPa条件下：4R（s）+3Z₂（g）═2R₂Z₃（s）△H=-2834.9kJ/mol4R（s）+2Z₃（g）═2R₂Z₃（s）△H=-3118.1kJ/mol则1.6g Z₂（g）完全转化为Z₃（g）的△H=

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

分析：T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次递增，T原子所处的周期数、族序数分别与其原子序数相等，则T的原子序数为1，T为氢元素；X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同，则核外电子排布为1s²2s²2p²，故X为碳元素；Z可形成Z₂、Z₃两种气态单质，故Z为氧元素；Y原子序数介于碳元素与氧元素之间，故Y为氮元素；R元素原子3p能级上有1个电子，外围电子排布为3s²3p¹，故R为Al元素；Q的原子序数大于氧元素小于Al元素，在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小，故Q处于第三周期，为Na元素；W的一种核素的质量数为56，中子数为30，质子数为56-30=26，故W为Fe元素，
（1）同周期自左而右第一电离呈增大趋势，但N元素原子2p能级有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，失去电子需要的能量较大，第一电离能高于相邻元素；
根据核外电子排布规律书写Fe的基态原子的核外电子排布式；C与N原子结合形成的C₃N₄晶体，其硬度比金刚石大，则C₃N₄晶体属于原子晶体，C原子与N原子之间形成共价键；
（2）根据以上分析T₂Z和Q₂Z₂反应即过氧化钠与水的反应；
（3）固体完全溶解最终得到澄清溶液，根据电子转移守恒可知，生成的氢气的物质的量；
a=b时，最终恰好反应生成NaAlO₂，据此书写；
（4）根据盖斯定律，书写3Z₂（g）=2Z₃（g）的热化学方程式，再根据热化学方程式计算．

解答： 解：T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次递增，T原子所处的周期数、族序数分别与其原子序数相等，则T的原子序数为1，T为氢元素；X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同，则核外电子排布为1s²2s²2p²，故X为碳元素；Z可形成Z₂、Z₃两种气态单质，故Z为氧元素；Y原子序数介于碳元素与氧元素之间，故Y为氮元素；R元素原子3p能级上有1个电子，外围电子排布为3s²3p¹，故R为Al元素；Q的原子序数大于氧元素小于Al元素，在该元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小，故Q处于第三周期，为Na元素；W的一种核素的质量数为56，中子数为30，质子数为56-30=26，故W为Fe元素，
（1）同周期自左而右第一电离呈增大趋势，但N元素原子2p能级有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，失去电子需要的能量较大，第一电离能高于相邻元素，故第一电离能N＞O＞C，Fe的基态原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
C与N原子结合形成的C₃N₄晶体，其硬度比金刚石大，则C₃N₄晶体属于原子晶体，C原子与N原子之间形成共价键，
故答案为：N＞O＞C；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；共价；
（2）根据以上分析T₂Z和Q₂Z₂反应即过氧化钠与水的反应，故方程式为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑故答案为：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（3）将amolNa单质与bmolAl单质组成的固体混合物投入到足量的水中，若固体完全溶解最终得到澄清溶液，
根据电子转移守恒可知，生成的氢气的物质的量为

amol×1+bmol×3

2

=

a+3b

2

mol，当a=b时，最终恰好反应生成NaAlO₂，反应的离子方程为Na+Al+2H₂O=Na⁺+AlO₂^-+2H₂↑，
故答案为：

a+3b

2

；Na+Al+2H₂O=Na⁺+AlO₂^-+2H₂↑；
（4）已知25℃、101kPa条件下：
①4R（s）+3Z₂（g）=2R₂Z₃（s）△H=-2834.9kJ/mol
②4R（s）+2Z₃（g）=2R₂Z₃（s）△H=-3119.1kJ/mol
根据盖斯定律，则①-②得3Z₂（g）=2Z₃（g）△H=+284.2kJ/mol
故16g Z₂（g）完全转化为Z₃（g）的△H=+284.2kJ/mol×

16g

3mol×32g/mol

=+47.4 kJ/mol，
故答案为：+47.4 kJ/mol．

点评：本题考查结构性质位置关系、核外电子排布规律、电离能、晶体类型与化学键、反应热计算等，题目较为综合，难度不大，注意对基础知识的全面掌握，注意（4）中利用守恒思想计算．