题目内容

5.W、X、Y、Z是元素周期表中前四周期的四种元素,它们的原子序数依次递增.请结合下表中的信息,回答下列问题:
W第二周期中一种非金属元素,第一电离能大于相邻元素
X常见的金属,在周期表中的周期序数与族序数相等
Y气态氢化物及其最高价氧化物对应的水化物均为强酸
Z其原子质量数为56,中子数为30的核素
(1)W的第一电离能大于其同周期相邻的元素的原因是氮元素的原子核外2p能级的电子排布处于半满状态比较稳定;Z3+的M层电子数为13.
(2)W、X、Y三种元素的简单离子半径的大小关系是C1->N3->Al3+ (请用离子符号表示).
(3)Y的气态氢化物的沸点是同族元素形成的气态氢化物中最低 (填“高”或“低”);XW晶体与金刚石类似,与同一个W原子相连的X原子构成的空间构型为正四面体形.
(4)在25℃、101 kPa下,Z的单质在氧气中燃烧后恢复至原温度和压强,平均每转移1mol电子放出Q kJ的热量,则Z单质燃烧的热化学方程式为3Fe(s)+2O2(g)═Fe3O4(s)△H=-8QkJ•mol-1 .
(5)在一定条件下,利用W的氢化物可使空气污染物之一的WO2转化为参与大气循环的物质.请写出一个符合上述条件的反应方程:6NO2+8NH3=7N2+12H2O.

分析 四种短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W是第二周期中一种非金属元素,第一电离能大于相邻元素,则W为氮元素;X是常见的金属,在周期表中的周期序数与族序数相等,则X为Al元素;Y气态氢化物及其最高价氧化物对应的水化物均为强酸,故Y为Cl元素;Z存在总质量数为56,中子数为30的核数,原子序数为26,则Z为Fe元素,据此解答.

解答 解:四种短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W是第二周期中一种非金属元素,第一电离能大于相邻元素,则W为氮元素;X是常见的金属,在周期表中的周期序数与族序数相等,则X为Al元素;Y气态氢化物及其最高价氧化物对应的水化物均为强酸,故Y为Cl元素;Z存在总质量数为56,中子数为30的核数,原子序数为26,则Z为Fe元素,
(1)W为氮元素,其原子核外2p能级的电子排布处于半满状态比较稳定,所以W的第一电离能大于其同周期相邻的元素,Z为Fe元素,Z3+的M层电子数为13,
故答案为:氮元素的原子核外2p能级的电子排布处于半满状态比较稳定;13;
(2)根据电子层数越大半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,可以判断W、X、Y三种元素的简单离子半径的大小关系是C1->N3->Al3+,
故答案为:C1->N3->Al3+;
(3)氯的同族有F、Cl、Br、I,其氢化物的沸点与有没有氢键和相对分子质量有关,在同族里只有HF分子间存在氢键故HF沸点最高,其余看相对分子质量,HCl的相对分子质量最小,所以最低,X为Al元素,W为氮元素,XW晶体与金刚石类似,根据金刚石的结构可知,与同一个氮原子相连的铝原子构成的空间构型为正四面体形,
故答案为:低;正四面体形;
(4)Z为Fe元素,在25℃、101 kPa下,Z的单质在氧气中燃烧后恢复至原温度和压强,平均每转移1mol电子放出Q kJ的热量,在铁燃烧的反应中转化称8mol电子,则放出的热量为8Q,所以Fe单质燃烧的热化学方程式为3Fe(s)+2O2(g)═Fe3O4(s)△H=-8Q kJ•mol-1 ,
故答案为:3Fe(s)+2O2(g)═Fe3O4(s)△H=-8Q kJ•mol-1 ;
(5)根据反应前后原子守恒及其信息转化为参与大气循环的物质,则方程式为6NO2+8NH3=7N2+12H2O,故答案为:6NO2+8NH3=7N2+12H2O.

点评 本题考查结构性质位置关系、沸点比较、元素化合物性质等,难度中等,推断元素是解题关键.

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