Question

11．X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的五種元素．X元素是元素周期表中核電荷數(shù)最小的元素．Y的一種核素常用于考古，某一種同素異形體為自然界最硬的物質(zhì)．ZX₃氣體溶于水呈堿性．W的外圍電子排布是3s¹．G²⁺離子的M層d軌道只有5個電子．請回答下列問題：
（1）W在元素周期表中的位置是第三周期第IA族；W和Z形成的化合物水溶液呈堿性，用離子方程式表示其原因N^3-+H₂O?NH₃+OH^-．
（2）Z原子的第一電離能比氧原子的大（填“大”或“小”）；G的基態(tài)原子電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²．
（3）X與Y可形成多種化合物，其中一種化合物的分子式是X₆Y₆，分子中只有σ鍵，該分子的結(jié)構(gòu)簡式是；該化合物中Y的雜化軌道類型是sp³．
（4）G的最高價氧化物對應水化物的鉀鹽，在酸性條件下，常用于測定溶液中Fe²⁺的含量，該反應的離子方程式是MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（5）可用YX₄還原ZO_x以消除污染．已知：
YX₄（g）+4ZO₂（g）═4ZO（g）+YO₂（g）+2X₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
YX₄（g）+4ZO（g）═2Z₂（g）十YO₂（g）+2X₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
試寫出用YX₄還原ZO₂至Z₂的熱化學方程式：CH₄ （g）+2NO₂ （g）=CO₂（g）+N₂ （g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的五種元素，X是元素周期表中核電荷數(shù)最小的元素，故X為H元素；Y的一種核素常用于考古，其一種同素異形體為自然界最硬的物質(zhì)，則Y為C元素；ZX₃氣體溶于水呈堿性，則Z為N元素；W的外圍電子排布是3s¹，則W為Na；G²⁺離子的M層d軌道只有5個電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，則G為Mn．

解答 解：X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的五種元素，X是元素周期表中核電荷數(shù)最小的元素，故X為H元素；Y的一種核素常用于考古，其一種同素異形體為自然界最硬的物質(zhì)，則Y為C元素；ZX₃氣體溶于水呈堿性，則Z為N元素；W的外圍電子排布是3s¹，則W為Na；G²⁺離子的M層d軌道只有5個電子，原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，則G為Mn．
（1）W是Na元素，位于元素周期表第三周期第IA族；W和Z形成的化合物為Na₃N，水溶液呈堿性，用離子方程式表示其原因：N^3-+H₂O?NH₃+OH^-；
故答案為：第三周期第IA族；N^3-+H₂O?NH₃+OH^-；
（2）N元素原子2p能級容納3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能大于氧原子；G為Mn元素，基態(tài)原子價電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，
故答案為：大；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²；
（3）H與C可形成多種化合物，其中一種化合物的分子式是H₆C₆，分子中只有σ鍵，該分子的結(jié)構(gòu)簡式是，碳原子形成4個σ鍵，沒有孤對電子，碳原子雜化方式為sp³雜化，
故答案為：；sp³；
（4）G的最高價氧化物對應水化物的鉀鹽為KMnO₄，在酸性條件下，常用于測定溶液中Fe²⁺的含量，該反應的離子方程式是：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
（5）已知：①CH₄ （g）+4NO₂ （g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄ （g）+4NO（g）=2N₂ （g）+CO₂ （g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律①+②得：2CH₄ （g）+4NO₂ （g）=2CO₂（g）+2N₂ （g）+4H₂O（g）△H=-1734kJ•mol^-1，
即熱化學方程式為CH₄ （g）+2NO₂ （g）=CO₂（g）+N₂ （g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄ （g）+2NO₂ （g）=CO₂（g）+N₂ （g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1．

點評 本題是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關系、電離能、核外電子排布、分子結(jié)構(gòu)、雜化方式、氧化還原反應、熱化學方程式書寫等，注意對理解掌握同周期第一電離能異常原因．