Question

20．X、Y、Z、M、Q是中學(xué)化學(xué)常見的五種元素，原子序數(shù)依次增大，其結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息如下表

元素	結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息
X	其原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍
Y	基態(tài)原子最外層電子排布為nsnnpn+1
Z	非金屬元素，其單質(zhì)為固體，在氧氣中燃燒時(shí)有明亮的藍(lán)紫色火焰
M	單質(zhì)在常溫、常壓下是氣體．基態(tài)原子的M層上有1個(gè)未成對的p電子
Q	其與X形成的合金為目前用量最多的金屬材料

（1）Q元素基態(tài)原子的電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²．
（2）比較Y元素與氧元素的第一電離能N＞O；X和Z形成的化合物XZ₂為一種液體溶劑，其分子中的σ鍵和π鍵數(shù)目之比為1：1．
（3）寫出實(shí)驗(yàn)室制備M單質(zhì)的離子方程式MnO₂+2Cl^-+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O．
（4）M的氣態(tài)氫化物和氟化氫相比（寫化學(xué)式）
穩(wěn)定性強(qiáng)的是HF，其原因是因?yàn)樵�素非金屬性F＞Cl，所以HF穩(wěn)定；
沸點(diǎn)高的是HF，其原因是因?yàn)镠F分子之間存在氫鍵，所以HF沸點(diǎn)高．

Answer 1

分析 X原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，最外層最多含有8個(gè)電子，則X含有兩個(gè)電子層，最外層含有4個(gè)C，則X為C元素；Y的基態(tài)原子最外層電子排布為nsⁿnpⁿ⁺¹，s層含有2個(gè)電子，則n=2，Y的最外層電子排布式為：2s²2p³，則Y為N元素；Z為非金屬元素，其單質(zhì)為固體，在氧氣中燃燒時(shí)有明亮的藍(lán)紫色火焰，則Z為S元素；基態(tài)原子的M層上有1個(gè)未成對的p電子，則M的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，為鋁元素或氯元素，由于Z單質(zhì)常溫、常壓下是氣體，所以Z是Cl元素；Q與X形成的合金為目前用量最多的金屬材料，該合金為鋼，則Q為Fe元素，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：X原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍，最外層最多含有8個(gè)電子，則X含有兩個(gè)電子層，最外層含有4個(gè)C，則X為C元素；Y的基態(tài)原子最外層電子排布為nsⁿnpⁿ⁺¹，s層含有2個(gè)電子，則n=2，Y的最外層電子排布式為：2s²2p³，則Y為N元素；Z為非金屬元素，其單質(zhì)為固體，在氧氣中燃燒時(shí)有明亮的藍(lán)紫色火焰，則Z為S元素；基態(tài)原子的M層上有1個(gè)未成對的p電子，則M的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，為鋁元素或氯元素，由于Z單質(zhì)常溫、常壓下是氣體，所以Z是Cl元素；Q與X形成的合金為目前用量最多的金屬材料，該合金為鋼，則Q為Fe元素，
綜上所述：X、Y、Z、M、Q分別為C、N、S、Cl、Fe元素，
（1）Q為Fe元素，鐵原子核外有26個(gè)電子，基態(tài)原子的電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²；
（2）核外電子排布處于半充滿、全充滿、全空是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，N原子的2p能級是半充滿狀態(tài)，是穩(wěn)定狀態(tài)，因此第一電離能N＞O；X和Z形成的化合物XZ₂為CS₂，結(jié)構(gòu)為S=C=S，σ鍵和π鍵數(shù)目之比為1：1，
故答案為：N；O；1：1；
（3）M為氯元素，其單質(zhì)為氯氣，實(shí)驗(yàn)室用二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，反應(yīng)的離子方程式為：MnO₂+2Cl^-+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Cl^-+4H⁺$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O；
（4）非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性：F＞Cl，則氫化物的穩(wěn)定性HF＞HCl；由于HF分子間存在氫鍵，所以氟化氫的沸點(diǎn)比HCl高，
故答案為：HF；因?yàn)樵�素非金屬性F＞Cl，所以HF穩(wěn)定；HF；因?yàn)镠F分子之間存在氫鍵，所以HF沸點(diǎn)高．

點(diǎn)評 本題考查了位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的應(yīng)用，題目難度中等，正確推斷各元素名稱為解答結(jié)果，試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力，注意熟練掌握原子結(jié)構(gòu)與元素周期表、元素周期律的關(guān)系．