Question

5．W、X、Y、Z是元素周期表中前四周期的四種元素，它們的原子序數(shù)依次遞增．請結(jié)合下表中的信息，回答下列問題：

W	第二周期中一種非金屬元素，第一電離能大于相鄰元素
X	常見的金屬，在周期表中的周期序數(shù)與族序數(shù)相等
Y	氣態(tài)氫化物及其最高價氧化物對應(yīng)的水化物均為強酸
Z	其原子質(zhì)量數(shù)為56，中子數(shù)為30的核素

（1）W的第一電離能大于其同周期相鄰的元素的原因是氮元素的原子核外2p能級的電子排布處于半滿狀態(tài)比較穩(wěn)定；Z³⁺的M層電子數(shù)為13．
（2）W、X、Y三種元素的簡單離子半徑的大小關(guān)系是C1^-＞N^3-＞Al³⁺ （請用離子符號表示）．
（3）Y的氣態(tài)氫化物的沸點是同族元素形成的氣態(tài)氫化物中最低 （填“高”或“低”）；XW晶體與金剛石類似，與同一個W原子相連的X原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體形．
（4）在25℃、101 kPa下，Z的單質(zhì)在氧氣中燃燒后恢復(fù)至原溫度和壓強，平均每轉(zhuǎn)移1mol電子放出Q kJ的熱量，則Z單質(zhì)燃燒的熱化學方程式為3Fe（s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-8QkJ•mol^-1 ．
（5）在一定條件下，利用W的氫化物可使空氣污染物之一的WO₂轉(zhuǎn)化為參與大氣循環(huán)的物質(zhì)．請寫出一個符合上述條件的反應(yīng)方程：6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O．

Answer 1

分析 四種短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W是第二周期中一種非金屬元素，第一電離能大于相鄰元素，則W為氮元素；X是常見的金屬，在周期表中的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，則X為Al元素；Y氣態(tài)氫化物及其最高價氧化物對應(yīng)的水化物均為強酸，故Y為Cl元素；Z存在總質(zhì)量數(shù)為56，中子數(shù)為30的核數(shù)，原子序數(shù)為26，則Z為Fe元素，據(jù)此解答．

解答 解：四種短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W是第二周期中一種非金屬元素，第一電離能大于相鄰元素，則W為氮元素；X是常見的金屬，在周期表中的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，則X為Al元素；Y氣態(tài)氫化物及其最高價氧化物對應(yīng)的水化物均為強酸，故Y為Cl元素；Z存在總質(zhì)量數(shù)為56，中子數(shù)為30的核數(shù)，原子序數(shù)為26，則Z為Fe元素，
（1）W為氮元素，其原子核外2p能級的電子排布處于半滿狀態(tài)比較穩(wěn)定，所以W的第一電離能大于其同周期相鄰的元素，Z為Fe元素，Z³⁺的M層電子數(shù)為13，
故答案為：氮元素的原子核外2p能級的電子排布處于半滿狀態(tài)比較穩(wěn)定；13；
（2）根據(jù)電子層數(shù)越大半徑越大，電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越小，可以判斷W、X、Y三種元素的簡單離子半徑的大小關(guān)系是C1^-＞N^3-＞Al³⁺，
故答案為：C1^-＞N^3-＞Al³⁺；
（3）氯的同族有F、Cl、Br、I，其氫化物的沸點與有沒有氫鍵和相對分子質(zhì)量有關(guān)，在同族里只有HF分子間存在氫鍵故HF沸點最高，其余看相對分子質(zhì)量，HCl的相對分子質(zhì)量最小，所以最低，X為Al元素，W為氮元素，XW晶體與金剛石類似，根據(jù)金剛石的結(jié)構(gòu)可知，與同一個氮原子相連的鋁原子構(gòu)成的空間構(gòu)型為正四面體形，
故答案為：低；正四面體形；
（4）Z為Fe元素，在25℃、101 kPa下，Z的單質(zhì)在氧氣中燃燒后恢復(fù)至原溫度和壓強，平均每轉(zhuǎn)移1mol電子放出Q kJ的熱量，在鐵燃燒的反應(yīng)中轉(zhuǎn)化稱8mol電子，則放出的熱量為8Q，所以Fe單質(zhì)燃燒的熱化學方程式為3Fe（s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-8Q kJ•mol^-1 ，
故答案為：3Fe（s）+2O₂（g）═Fe₃O₄（s）△H=-8Q kJ•mol^-1 ；
（5）根據(jù)反應(yīng)前后原子守恒及其信息轉(zhuǎn)化為參與大氣循環(huán)的物質(zhì)，則方程式為6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O，故答案為：6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系、沸點比較、元素化合物性質(zhì)等，難度中等，推斷元素是解題關(guān)鍵．