Question

9．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42．X元素原子的2p轨道上有2个未成对电子，Y元素原子的4p轨道上有3个未成对电子．X跟Y可形成化合物Y₂X₃，Z元素可以形成正一价离子．请回答下列问题：
（1）X元素原子基态时的价电子排布式为2s²2p⁴，X的元素符号是O；
（2）Y元素在元素周期表中的位置是第4周期VA族，Y的元素名称是砷，Y元素价层电子的电子排布图为；
（3）比较Y的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物沸点高低，并说明理由NH₃＞AsH₃＞PH₃、NH₃可形成分子间氢键，沸点最高，AsH₃相对分子质量比PH₃大，分子间作用力大，因而AsH₃比PH₃沸点高
（4）已知化合物Y₂X₃在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为YZ₃，产物还有ZnSO₄和H₂O，该反应的化学方程式是As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄=2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O．

Answer 1

分析 已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42；Y元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的核外电子排布式为 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，处于第四周期第ⅤA族，故X为As元素；X元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，X的2p轨道上有2个电子或4个电子，所以X为碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物Y₂X₃，故X为氧元素；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，则Z的质子数为：42-8-33=1，则Z为氢元素，氢原子可以形成正一价离子，符合题意．

解答 解：已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42；Y元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的核外电子排布式为 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，处于第四周期第ⅤA族，故X为As元素；X元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，X的2p轨道上有2个电子或4个电子，所以X为碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物Y₂X₃，故X为氧元素；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，则Z的质子数为：42-8-33=1，则Z为氢元素，氢原子可以形成正一价离子，
（1）X为O元素，其原子基态时的价电子排布式为2s²2p⁴；
（2）Y的原子4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，元素名称为砷；处于第四周期第ⅤA族，；其价电子的轨道表示式为；
故答案为：第四周期第ⅤA族； 砷；；
（3）同主族元素为N、P、As，在同主族元素对应的氢化物中，对应的氢化物含有氢键，沸点较高；AsH₃相对分子质量比PH₃大，分子间作用力大，因而AsH₃比PH₃沸点高，则沸点大小为：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
故答案为：NH₃＞AsH₃＞PH₃，NH₃可形成分子间氢键，沸点最高，AsH₃相对分子质量比PH₃大，分子间作用力大，因而AsH₃比PH₃沸点高；
（4）X为O元素、Y为As元素，Z为H元素．化合物Y₂X₃为As₂O₃，YZ₃为AsH₃，As₂O₃在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为AsH₃，产物还有ZnSO₄和H₂O，反应中Zn元素化合价由0价升高为+2价，As元素化合价由+3价降低为-3价，参加反应的Zn与As₂O₃的物质的量之比为6×2：2=6：1，则反应方程式为：As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄=2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O，
故答案为：As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄=2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O．

点评 本题考查结构与位置关系、核外电子排布规律、元素周期律等，难度中等，正确推断元素X、Y是解答关键，注意（4）中氧化还原反应方程式的书写配平．