Question

12．X、Y、Z、M、Q是中學化學常見的五種元素，原子序數依次增大，其結構或性質信息如表

元素	結構或性質信息
X	其原子最外層電子數是內層電子數的2倍
Y	基態原子最外層電子排布為nsnnpn+1
Z	非金屬元素，其單質為固體，在氧氣中燃燒時有明亮的藍紫色火焰
M	單質在常溫、常壓下是氣體．基態原子的M層上有1個未成對的p電子
Q	其與X形成的合金為目前用量最多的金屬材料

（1）Q元素基態原子的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Y原子的電子排布圖是．
（2）比較Y元素與氧元素的第一電離能N＞O；X和Z形成的化合物XZ₂為一種液體溶劑，其化學式是CS₂，分子中的鍵和π鍵數目之比為1：1．
（3）寫出實驗室制備M單質的離子方程式MnO₂+2Cl^-+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O．
（4）M的氣態氫化物和氟化氫相比（寫化學式）
穩定性強的是HF＞HCl，其原因是因為元素非金屬性F＞Cl，所以HF穩定；
沸點高的是HF＞HCl，其原因是因為HF分子之間存在氫鍵，所以HF沸點高．

Answer 1

分析 X原子最外層電子數是內層電子數的2倍，最外層最多含有8個電子，則X原子只能有兩個電子層，最外層電子數為4，則A為碳元素；Y的基態原子最外層電子排布為nsⁿnpⁿ⁺¹，s能級最多容納2個電子，且P能級容納電子，則n=2，原子的最外層電子排布式為：2s²2p³，則Y為N元素；Z為非金屬元素，其單質為固體，在氧氣中燃燒時有明亮的藍紫色火焰，則Z為S元素；M的基態原子的M層上有1個未成對的p電子，則其電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，為鋁元素或氯元素，由于M單質常溫、常壓下是氣體，所以M是Cl元素；Q與碳形成的合金為目前用量最多的金屬材料，該合金為鋼，則Q為Fe元素，據此解答．

解答 解：X原子最外層電子數是內層電子數的2倍，最外層最多含有8個電子，則X原子只能有兩個電子層，最外層電子數為4，則A為碳元素；Y的基態原子最外層電子排布為nsⁿnpⁿ⁺¹，s能級最多容納2個電子，且P能級容納電子，則n=2，原子的最外層電子排布式為：2s²2p³，則Y為N元素；Z為非金屬元素，其單質為固體，在氧氣中燃燒時有明亮的藍紫色火焰，則Z為S元素；M的基態原子的M層上有1個未成對的p電子，則其電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，為鋁元素或氯元素，由于M單質常溫、常壓下是氣體，所以M是Cl元素；Q與碳形成的合金為目前用量最多的金屬材料，該合金為鋼，則Q為Fe元素．
（1）Q為Fe元素，鐵原子核外有26個電子，基態原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，Y為N元素，原子核外電子排布圖為：，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；；
（2）N原子的2p能級容納3個電子，是半充滿穩定狀態，能量較低，因此第一電離能N＞O；X和Z形成的化合物XZ₂為CS₂，電子式為：，分子中的σ鍵和π鍵數目之比為1：1，
故答案為：N；O；CS₂；1：1；
（3）M為氯元素，其單質為氯氣，實驗室用二氧化錳與濃鹽酸反應制取氯氣，反應的離子方程式為：MnO₂+2Cl^-+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Cl^-+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O；
（4）非金屬性越強，對應氣態氫化物越穩定，非金屬性：F＞Cl，則氫化物的穩定性HF＞HCl，HF分子之間存在氫鍵，所以沸點HF＞HCl，
故答案為：HF＞HCl，因為元素非金屬性F＞Cl，所以HF穩定；HF＞HCl，因為HF分子之間存在氫鍵，所以HF沸點高．

點評 本題考查位置結構與性質關系的應用，正確推斷各元素是解題關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生靈活應用基礎知識的能力，需要學生具備扎實的基礎．