Question

9．已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42．X元素原子的2p軌道上有2個未成對電子，Y元素原子的4p軌道上有3個未成對電子．X跟Y可形成化合物Y₂X₃，Z元素可以形成正一價離子．請回答下列問題：
（1）X元素原子基態(tài)時的價電子排布式為2s²2p⁴，X的元素符號是O；
（2）Y元素在元素周期表中的位置是第4周期VA族，Y的元素名稱是砷，Y元素價層電子的電子排布圖為；
（3）比較Y的氫化物與同族第二、第三周期元素所形成的氫化物沸點高低，并說明理由NH₃＞AsH₃＞PH₃、NH₃可形成分子間氫鍵，沸點最高，AsH₃相對分子質(zhì)量比PH₃大，分子間作用力大，因而AsH₃比PH₃沸點高
（4）已知化合物Y₂X₃在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為YZ₃，產(chǎn)物還有ZnSO₄和H₂O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄=2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O．

Answer 1

分析 已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42；Y元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；X元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，X的2p軌道上有2個電子或4個電子，所以X為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物Y₂X₃，故X為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為：42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成正一價離子，符合題意．

解答 解：已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42；Y元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；X元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，X的2p軌道上有2個電子或4個電子，所以X為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物Y₂X₃，故X為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為：42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成正一價離子，
（1）X為O元素，其原子基態(tài)時的價電子排布式為2s²2p⁴；
（2）Y的原子4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，元素名稱為砷；處于第四周期第ⅤA族，；其價電子的軌道表示式為；
故答案為：第四周期第ⅤA族； 砷；；
（3）同主族元素為N、P、As，在同主族元素對應(yīng)的氫化物中，對應(yīng)的氫化物含有氫鍵，沸點較高；AsH₃相對分子質(zhì)量比PH₃大，分子間作用力大，因而AsH₃比PH₃沸點高，則沸點大小為：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
故答案為：NH₃＞AsH₃＞PH₃，NH₃可形成分子間氫鍵，沸點最高，AsH₃相對分子質(zhì)量比PH₃大，分子間作用力大，因而AsH₃比PH₃沸點高；
（4）X為O元素、Y為As元素，Z為H元素．化合物Y₂X₃為As₂O₃，YZ₃為AsH₃，As₂O₃在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為AsH₃，產(chǎn)物還有ZnSO₄和H₂O，反應(yīng)中Zn元素化合價由0價升高為+2價，As元素化合價由+3價降低為-3價，參加反應(yīng)的Zn與As₂O₃的物質(zhì)的量之比為6×2：2=6：1，則反應(yīng)方程式為：As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄=2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O，
故答案為：As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄=2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)與位置關(guān)系、核外電子排布規(guī)律、元素周期律等，難度中等，正確推斷元素X、Y是解答關(guān)鍵，注意（4）中氧化還原反應(yīng)方程式的書寫配平．