Question

9．現有前四周期T、X、Y、Z、W、M六種元素，已知W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小，其中W原子的s電子總數等于p電子總數的2倍．M原子的M能層上有4個未成對電子．請完成下列問題：
（1）寫出W、Z、X、T四種元素第一電離能由大到小的順序（用元素符號表示）F＞N＞O＞C．
（2）M原子的基態電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²．
（3）根據VESPR理論，推斷出由W與X兩元素組成的最簡單二價陰離子的空間構型為平面三角形，W原子的雜化類型為sp²雜化．
（4）Y與T、X、Z、W所形成的最簡單化合物的沸點由高到低順序為（用化學式表示）：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄．

Answer 1

分析 W的s能級上電子總數等于p能級上電子總數的2倍，則電子排布式為：1s²2s²2p²，故W為C；W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小，則該5種非金屬元素處于相同周期，故Z為N、X為O、T為F、Y為H；M原子的M能層上有4個未成對電子，則電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則M為Fe，據此進行解答．

解答 解：W的s能級上電子總數等于p能級上電子總數的2倍，則電子排布式為：1s²2s²2p²，故W為C；W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小，則該5種非金屬元素處于相同周期，故Z為N、X為O、T為F、Y為H；M原子的M能層上有4個未成對電子，則電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，則M為Fe，
（1）C、N、O、F四種元素第一電離，非金屬性越強，其第一電離能越大，但是由于N元素的p軌道處于半充滿狀態，故N的第一電離能大于O，故第一電離能由大到小的順序為：F＞N＞O＞C，
故答案為：F＞N＞O＞C；
（2）M為Fe元素，其原子序數為26，其基態原子核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²；
（3）W為C、X為O元素，W與X兩元素組成的最簡單二價陰離子為CO₃^2-，CO₃^2-的中C原子價層電子對數=3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=3，所以C原子采取sp²雜化，C原子沒有最外層不存在未成鍵電子對，所以CO₃^2-的空間構型為平面三角形，
故答案為：平面三角形；sp²雜化；
（4）Y與T、X、Z、W所形成的最簡單化合物分別為HF、H₂O、NH₃、CH₄，由于HF、H₂O、NH₃中存在氫鍵，所以CH₄的沸點最低；常溫下水為氣態，氟化氫和氨氣為氣態，則水的沸點最高；標況下氟化氫為液態，氨氣為氣態，則HF的沸點大于氨氣，所以四種氣體的沸點大小為：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄，
故答案為：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄．

點評 本題考查了位置、結構與性質關系的綜合應用，題目難度中等，推斷各元素為解答關鍵，注意掌握原子結構與元素周期律、元素周期表的關系，試題側重考查學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力．