Question

17．X、Y、Z、W为四种短周期元素，它们的性质、原子结构等信息如表：

X	原子M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍
Y	短周期中原子半径最大的元素
Z	元素的单质为双原子分子，Z的氢化物水溶液呈碱性
W	元素最高正价是+7价

回答下列问题：
（1）W在元素周期表中的位置是第三周期第ⅦA 族．X、Y、W三种元素的简单离子半径大小是S^2-＞Cl^-＞Na⁺；（用离子符号表示）
（2）Y单质在氧气中燃烧的产物的电子式为．用电子式表示元素X与Y形成化合物的过程；
（3）Z的气态氢化物的沸点反常，原因是NH₃分子间存在氢键．元素W与元素X相比，非金属性较强的是Cl（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是②④；
①常温下W的单质和X的单质状态不同
②W的氢化物比X的氢化物稳定
③一定条件下W和X的单质都能与氢氧化钠溶液反应
④W的单质可以和X的氢化物水溶液反应置换出X
（4）Z₂在一定条件下能和氢气反应生成气态氢化物，已知破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q₁kJ，破坏1molZ₂中的化学键消耗的能量为Q₂kJ，形成1molZ-H化学键释放的能量为O₃kJ，则上述反应放出的能量可表示为6Q₃-3Q₁-Q₂kJ．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W为四种短周期元素，X元素原子M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍，M层电子数为6，则X为S元素；Y是短周期中原子半径最大的元素，则Y为Na；Z元素的单质为双原子分子，Z的氢化物水溶液呈碱性，则Z为N元素；W元素最高正价是+7价，则W为Cl．
（1）主族元素周期数=电子层数、主族族序数=最外层电子数；电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大；
（2）Y单质在氧气中燃烧的产物为Na₂O₂，由钠离子与过氧根离子构成；元素X与Y形成化合物为Na₂S，由钠离子与硫离子构成；
（3）Z的气态氢化物为NH₃，由于分子之间存在氢键，其沸点反常；同周期自左而右元素非金属性增强，可以根据单质与氢气反应难易程度、氢化物稳定性、最高价含氧酸的酸性强弱、单质之间的置换反应等进行判断；
（4）对于放热反应，放出的热量=形成化学键放出的能量之和-破坏化学键消耗能量之和．

解答 解：X、Y、Z、W为四种短周期元素，X元素原子M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍，M层电子数为6，则X为S元素；Y是短周期中原子半径最大的元素，则Y为Na；Z元素的单质为双原子分子，Z的氢化物水溶液呈碱性，则Z为N元素；W元素最高正价是+7价，则W为Cl．
（1）W为Cl元素，原子核外有3个电子层，最外层电子数为7，处于周期表中第三周期第ⅦA 族，
电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大，故离子半径：S^2-＞Cl^-＞Na⁺，
故答案为：第三周期第ⅦA 族；S^2-＞Cl^-＞Na⁺；
（2）Y单质在氧气中燃烧的产物为Na₂O₂，由钠离子与过氧根离子构成，电子式为，元素X与Y形成化合物为Na₂S，由钠离子与硫离子构成，用电子式表示形成过程为：，
故答案为：；；
（3）Z的气态氢化物为NH₃，由于NH₃分子间存在氢键，其沸点反常；同周期自左而右元素非金属性增强，故非金属性Cl＞S，
①状态属于物理性质，不能比较元素非金属性，故错误；
②氢化物稳定性与元素的非金属性一致，HCl比硫化氢稳定，说明Cl的非金属性更强，故正确；
③单质与氢氧化钠溶液反应不能比较非金属性强弱，故错误；
④氯气可以和氯化氢水溶液反应置换出硫，说明氯元素非金属性比硫的强，故正确；
故答案为：NH₃分子间存在氢键；Cl；②④；
（4）发生反应：N₂+3H₂=2NH₃，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q₁kJ，破坏1molZ₂中的化学键消耗的能量为Q₂kJ，形成1molZ-H化学键释放的能量为O₃kJ，对于放热反应，放出的热量=形成化学键放出的能量之和-破坏化学键消耗能量之和，则上述反应放出的能量可表示为：（6Q₃-3Q₁-Q₂）kJ，
故答案为：6Q₃-3Q₁-Q₂．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，推断元素是解题关键，注意金属性与非金属强弱比较实验事实，注意理解反应热与键能的关系．