Question

5．X、Y、Z、R是元素周期表中前四周期中的常見元素．X的單質是密度最小的氣體；Y的一種核素常用于考古，且其一種同素異形體是較軟的物質之一；Z的氣態氫化物與其最高價氧化物的水化物相遇會產生大量白煙；R²⁺離子的3d軌道有9個電子．（答題時用具體的元素符號）
（1）R位于元素周期表第四周期IB族（周期、族），Z的基態原子價層電子排布式為2s²2p³．
（2）Z的氣態氫化物比同族相鄰元素的氣態氫化物熔點高很多，其原因是NH₃分子間形成氫鍵．
（3）X與Y可形成多種化合物，其中以直線型存在的4核分子中σ鍵與π鍵之比為3：2．
（4）R可以形成多種氧化物，其中一種的晶體結構如圖，該氧化物的化學式為Cu₂O，氧的配位數是4．
（5）可用YX₄還原ZO_x以消除污染．
YX₄（g）+4ZO₂（g）═4ZO（g）+YO₂（g）+2X₂O（g）△H=-574kJ?mol
YX₄（g）+4ZO（g）═2Z₂（g）+YO₂（g）+2X₂O（g）△H=-1160kJ/mol
試寫出YX₄還原ZO₂至Z₂的熱化學方程式：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867.0KJ?mol．

Answer 1

分析 X的單質是密度最小的氣體，則X為H元素；Y的一種核素常用于考古且其一種同素異形體是較軟的物質之一，則Y為C元素；Z的氣態氫化物與其最高價氧化物的水化物相遇會產生大量白煙，則Z為N元素；R²⁺離子的3d軌道有9個電子，原子核外電電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則R為Cu，據此解答．

解答 解：X的單質是密度最小的氣體，則X為H元素；Y的一種核素常用于考古且其一種同素異形體是較軟的物質之一，則Y為C元素；Z的氣態氫化物與其最高價氧化物的水化物相遇會產生大量白煙，則Z為N元素；R²⁺離子的3d軌道有9個電子，原子核外電電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，則R為Cu．
（1）R²⁺離子的3d軌道有9個電子，原子核外電電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹，處于周期表中第四周期IB族，Z為N元素，基態原子價層電子排布式為2s²2p³，
故答案為：第四周期IB族；2s²2p³；
（2）NH₃分子間形成氫鍵，比同族相鄰元素的氣態氫化物熔點高很多，
故答案為：NH₃分子間形成氫鍵；
（3）H與C可形成多種化合物，其中以直線型存在的4核分子為H-C≡C-H，分子中σ鍵與π鍵之比為 3：2，
故答案為：3：2；
（4）Cu可以形成多種氧化物，其中一種的晶體晶胞結構如圖，晶胞中黑色球數目為4，白色球數目為1+8×$\frac{1}{8}$=2，原子數目之比為2：1，故為Cu₂O，白色球為O，黑色球為Cu，氧的配位數是4，
故答案為：Cu₂O；4；
（5）已知：①：CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574.0KJ?mol
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g） H=-1160.0KJ/mol
根據蓋斯定律，（①+②）×$\frac{1}{2}$可得：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867.0KJ?mol，
故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867.0KJ?mol．

點評 本題考查結構性質位置關系應用，推斷元素是解題關鍵，注意對基礎知識的理解掌握．