Question

17．X、Y、Z、W為四種短周期元素，它們的性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)等信息如表：

X	原子M層上的電子數(shù)是原子核外電子層數(shù)的2倍
Y	短周期中原子半徑最大的元素
Z	元素的單質(zhì)為雙原子分子，Z的氫化物水溶液呈堿性
W	元素最高正價(jià)是+7價(jià)

回答下列問題：
（1）W在元素周期表中的位置是第三周期第ⅦA 族．X、Y、W三種元素的簡(jiǎn)單離子半徑大小是S^2-＞Cl^-＞Na⁺；（用離子符號(hào)表示）
（2）Y單質(zhì)在氧氣中燃燒的產(chǎn)物的電子式為．用電子式表示元素X與Y形成化合物的過(guò)程；
（3）Z的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)反常，原因是NH₃分子間存在氫鍵．元素W與元素X相比，非金屬性較強(qiáng)的是Cl（用元素符號(hào)表示），下列表述中能證明這一事實(shí)的是②④；
①常溫下W的單質(zhì)和X的單質(zhì)狀態(tài)不同
②W的氫化物比X的氫化物穩(wěn)定
③一定條件下W和X的單質(zhì)都能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)
④W的單質(zhì)可以和X的氫化物水溶液反應(yīng)置換出X
（4）Z₂在一定條件下能和氫氣反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物，已知破壞1mol氫氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q₁kJ，破壞1molZ₂中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q₂kJ，形成1molZ-H化學(xué)鍵釋放的能量為O₃kJ，則上述反應(yīng)放出的能量可表示為6Q₃-3Q₁-Q₂kJ．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W為四種短周期元素，X元素原子M層上的電子數(shù)是原子核外電子層數(shù)的2倍，M層電子數(shù)為6，則X為S元素；Y是短周期中原子半徑最大的元素，則Y為Na；Z元素的單質(zhì)為雙原子分子，Z的氫化物水溶液呈堿性，則Z為N元素；W元素最高正價(jià)是+7價(jià)，則W為Cl．
（1）主族元素周期數(shù)=電子層數(shù)、主族族序數(shù)=最外層電子數(shù)；電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大；
（2）Y單質(zhì)在氧氣中燃燒的產(chǎn)物為Na₂O₂，由鈉離子與過(guò)氧根離子構(gòu)成；元素X與Y形成化合物為Na₂S，由鈉離子與硫離子構(gòu)成；
（3）Z的氣態(tài)氫化物為NH₃，由于分子之間存在氫鍵，其沸點(diǎn)反常；同周期自左而右元素非金屬性增強(qiáng)，可以根據(jù)單質(zhì)與氫氣反應(yīng)難易程度、氫化物穩(wěn)定性、最高價(jià)含氧酸的酸性強(qiáng)弱、單質(zhì)之間的置換反應(yīng)等進(jìn)行判斷；
（4）對(duì)于放熱反應(yīng)，放出的熱量=形成化學(xué)鍵放出的能量之和-破壞化學(xué)鍵消耗能量之和．

解答 解：X、Y、Z、W為四種短周期元素，X元素原子M層上的電子數(shù)是原子核外電子層數(shù)的2倍，M層電子數(shù)為6，則X為S元素；Y是短周期中原子半徑最大的元素，則Y為Na；Z元素的單質(zhì)為雙原子分子，Z的氫化物水溶液呈堿性，則Z為N元素；W元素最高正價(jià)是+7價(jià)，則W為Cl．
（1）W為Cl元素，原子核外有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為7，處于周期表中第三周期第ⅦA 族，
電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大，故離子半徑：S^2-＞Cl^-＞Na⁺，
故答案為：第三周期第ⅦA 族；S^2-＞Cl^-＞Na⁺；
（2）Y單質(zhì)在氧氣中燃燒的產(chǎn)物為Na₂O₂，由鈉離子與過(guò)氧根離子構(gòu)成，電子式為，元素X與Y形成化合物為Na₂S，由鈉離子與硫離子構(gòu)成，用電子式表示形成過(guò)程為：，
故答案為：；；
（3）Z的氣態(tài)氫化物為NH₃，由于NH₃分子間存在氫鍵，其沸點(diǎn)反常；同周期自左而右元素非金屬性增強(qiáng)，故非金屬性Cl＞S，
①狀態(tài)屬于物理性質(zhì)，不能比較元素非金屬性，故錯(cuò)誤；
②氫化物穩(wěn)定性與元素的非金屬性一致，HCl比硫化氫穩(wěn)定，說(shuō)明Cl的非金屬性更強(qiáng)，故正確；
③單質(zhì)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)不能比較非金屬性強(qiáng)弱，故錯(cuò)誤；
④氯氣可以和氯化氫水溶液反應(yīng)置換出硫，說(shuō)明氯元素非金屬性比硫的強(qiáng)，故正確；
故答案為：NH₃分子間存在氫鍵；Cl；②④；
（4）發(fā)生反應(yīng)：N₂+3H₂=2NH₃，破壞1mol氫氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q₁kJ，破壞1molZ₂中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q₂kJ，形成1molZ-H化學(xué)鍵釋放的能量為O₃kJ，對(duì)于放熱反應(yīng)，放出的熱量=形成化學(xué)鍵放出的能量之和-破壞化學(xué)鍵消耗能量之和，則上述反應(yīng)放出的能量可表示為：（6Q₃-3Q₁-Q₂）kJ，
故答案為：6Q₃-3Q₁-Q₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用，推斷元素是解題關(guān)鍵，注意金屬性與非金屬?gòu)?qiáng)弱比較實(shí)驗(yàn)事實(shí)，注意理解反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系．