Question

17．四種元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知它們的核電荷數依次增加，且核電荷數之和為51；Y原子的L層p軌道中有2個電子；Z原子與Y原子的價層電子數相同；W原子的L層電子數與最外層電子數之比為4：1，其d軌道中的電子數與最外層電子數之比為5：1．
（1）Y、Z可分別與X形成只含一個中心原子的共價化合物a、b，它們的分子式分別是CH₄、SiH₄；雜化軌道分別是sp³、sp³；a分子的立體結構是正四面體；
（2）Y的最高價氧化物和Z的最高價氧化物的晶體類型分別是分子晶體、原子晶體；
（3）X的氧化物與Y的氧化物中，分子極性較小的是（填分子式）CO₂；
（4）Y與Z比較，電負性較大的是C；
（5）W的元素符號是Zn，其+2價離子的核外電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰．

Answer 1

分析 Y原子的L層p軌道中有2個電子，其核外電子排布式為1s²2s²2p²，則Y為碳元素；W原子的L層電子數與最外層電子數之比為4：1，其d軌道中的電子數與最外層電子數之比為5：1，含有d軌道處于第四周期，最外層電子數為2，d軌道電子數為10，則其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，故W為鋅元素；Z與Y原子的價電子數相同，最外層為四個電子且均位于元素周期表的前四周期，原子序數小于Zn，則Z為硅元素；四元素核電荷數之和為51，故X原子核電荷數=51-30-6-14=1，則X為氫元素，據此解答．

解答 解：Y原子的L層p軌道中有2個電子，其核外電子排布式為1s²2s²2p²，則Y為碳元素；W原子的L層電子數與最外層電子數之比為4：1，其d軌道中的電子數與最外層電子數之比為5：1，含有d軌道處于第四周期，最外層電子數為2，d軌道電子數為10，則其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，故W為鋅元素；Z與Y原子的價電子數相同，最外層為四個電子且均位于元素周期表的前四周期，原子序數小于Zn，則Z為硅元素；四元素核電荷數之和為51，故X原子核電荷數=51-30-6-14=1，則X為氫元素．
（1）C與Si可分別與H形成只含一個中心原子的共價化合物CH₄、SiH₄，所以a是CH₄，b為SiH₄，甲烷、硅烷分子中C、Si原子都形成4個σ鍵不含孤電子對，所以C、Si原子都是采取sp³雜化，甲烷分子是正四面體構型，故答案為：CH₄；SiH₄；sp³；sp³；正四面體；
（2）Y元素最高價氧化物為二氧化碳，Z的最高價氧化物是二氧化硅，二氧化碳是分子晶體，二氧化硅是原子晶體，故答案為：分子；原子；
（3）X的氧化物是水，Y的氧化物是二氧化碳，水是極性分子，二氧化碳是非極性分子，所以分子極性較小的是CO₂，故答案為：CO₂；
（4）碳和硅是同一主族元素，同一主族元素中元素的電負性隨著原子序數的增大而減小，所以電負性較大的是C，故答案為：C；
（5）W是Zn元素，鋅原子失去最外層2個電子變成+2價陽離子，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰，故答案為：Zn；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰．

點評 本題考查結構性質位置關系應用、核外電子排布規律、雜化理論，分子結構與晶體類型、電負性等知識點，正確推斷元素是解本題的關鍵，注意基態原子最外層電子能量不一定最大，但失電子時首先失去最外層電子，為易錯點．