Question

下表中數據是第三周期的三種金屬元素X、Y、Z逐漸失去電子的電離能．

	電離能/kJ?mol-1
X	578	1817	2745	11575	14830	18376	23293
Y	738	1451	7733	10540	13630	17995	21703
Z	496	4562	6912	9943	13353	16610	20114

試回答下列問題
（1）根據數據分析，X、Y、Z的最外層電子數，簡述理由______．
（2）X元素的原子核外最外層電子排布式為______．
（3）X、Y、Z三元素的原子半徑由大到小順序為______；X、Y、Z三元素的離子半徑由大到小順序為______．
（4）第三周期中能與Y元素形成YD型化合物的元素D位于______族，用電子式表示化合物YD的形成過程______．
（5）寫出金屬Y與石墨電極、稀硫酸構成的原電池的電極反應式：
負極：______
正極：______．

Answer 1

（1）由上述數據可以看出，X元素第一、二、三電離能相差不大，但第三、四電離能差距很大，故X元素的原子最外層電子數為為3（為鋁原子），
Y元素的一、二電離能相差不大，第二、三電離能差距很大，故Y元素的原子最外層電子數為2（為鎂原子），
Z元素的第一電離能和第二電離能相對差距很大，其他電離能差距不大，故Z元素的原子最外層電子數為1（為鈉元素），
故答案為：X、Y、Z的最外層電子數分別是3、2、1，由電離能相差很大時較小的電離能即為其最外層電子全失去時的電離能，從而確定其最外層電子數；
（2）X為鋁元素，根據能量最低原理書寫電子排布式為1S² 2S²2P⁶3s²3p¹，其最外層是M層，M層上S能級最多排2個電子，P能級排1個電子，所以X元素的原子核外最外層電子排布式為3s²3p¹，故答案為：3s²3p¹；
（3）由元素周期律知，同一周期元素，原子半徑隨著原子序數的增大而減小，所以X、Y、Z三元素的原子半徑由大到小順序為Z＞Y＞X（或Na＞Mg＞Al）；具有相同電子層結構的離子其離子半徑隨著原子序數的增大而減小，所以X、Y、Z三元素的離子半徑由大到小順序為Z＞Y＞X（或Z⁺＞Y²⁺＞X³⁺或Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺），
故答案為：Z＞Y＞X（或Na＞Mg＞Al）；Z＞Y＞X（或Z⁺＞Y²⁺＞X³⁺或Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺）；
（4）在YD中，Y是鎂元素，顯+2價，根據化合物中各元素的化合價的代數和為0，所以D顯-2價；主族元素中，最低負價的絕對值+最高正價=8，所以最高正價為+6價，最高正價序數=其最外層電子數，結合題意知，D是硫元素，在ⅥA族；硫化鎂是離子化合物，鎂原子失去2個電子生成鎂離子，硫原子得電子生成硫離子，其形成過程為：




，
故答案為：ⅥA；



；
（5）鎂、石墨電極、稀硫酸構成原電池，活潑金屬鎂作負極，石墨作正極，負極上失電子生成離子進入溶液，正極上氫離子得電子生成氫氣，所以負極上電極反應式為：Mg-2e^-═Mg²⁺，正極上電極反應式為：2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：Mg-2e^-═Mg²⁺；2H⁺+2e^-═H₂↑．