Question

20．前四周期元素X、Y、Z、W、N核電荷數(shù)依次增加，其中X、Y、Z、W四種元素的核電荷數(shù)之和為58；Y 原子的M層p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子；Z與Y同周期，且在該周期中電負(fù)性最大；W原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，其d軌道中的電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為5：2；N³⁺的價(jià)電子排布式為3d⁵．
（1）W的元素符號(hào)為Mn，N元素在元素周期表中的位置第四周期VIII族．
（2）Y與X形成共價(jià)化合物A，Z與X形成共價(jià)化合物B，A與B還原性較強(qiáng)的是PH₃（寫分子式）
（3）含W元素的最高化合價(jià)的含氧酸根離子是MnO₄^-，該含氧酸根離子在分析化學(xué)中有重要作用，
請(qǐng)寫出在酸性條件下該含氧酸根離子與NSO₄溶液反應(yīng)的離子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（4）W的某黑色氧化物常于實(shí)驗(yàn)室制取Z單質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（5）元素N的核電荷數(shù)是另一種元素Q的2倍，則Q單質(zhì)與燒堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；向反應(yīng)后的溶液中，通入足量CO₂，反應(yīng)的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 前四周期元素X、Y、Z、W、N核電荷數(shù)依次增加，Y 原子的M層p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子，則外圍電子排布為3s²3p³，故Y為P元素；Z與Y同周期，且在該周期中電負(fù)性最大，則Z為Cl元素；W原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，最外層電子數(shù)為2，其d軌道中的電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為5：2，d軌道數(shù)目為5，外圍電子排布為3d⁵4s²，故W為Mn元素，則X、Y、Z、W四種元素的核電荷數(shù)之和為58，則X核電荷數(shù)為58-15-17-25=1，故X為H元素；N³⁺的價(jià)電子排布式為3d⁵，則N的原子序數(shù)為2+8+8+5+3=26，故N為Fe，據(jù)此解答．

解答 解：前四周期元素X、Y、Z、W、N核電荷數(shù)依次增加，Y 原子的M層p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子，則外圍電子排布為3s²3p³，故Y為P元素；Z與Y同周期，且在該周期中電負(fù)性最大，則Z為Cl元素；W原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，最外層電子數(shù)為2，其d軌道中的電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為5：2，d軌道數(shù)目為5，外圍電子排布為3d⁵4s²，故W為Mn元素，則X、Y、Z、W四種元素的核電荷數(shù)之和為58，則X核電荷數(shù)為58-15-17-25=1，故X為H元素；N³⁺的價(jià)電子排布式為3d⁵，則N的原子序數(shù)為2+8+8+5+3=26，故N為Fe．
（1）由上述分析可知，W為Mn元素，N為Fe元素，在元素周期表中的位置：第四周期VIII族，
故答案為：Mn；第四周期VIII族；
（2）Y與X形成共價(jià)化合物A為PH₃，Z與X形成共價(jià)化合物B為HCl，由于非金屬性P＜Cl，故氫化物還原性：PH₃＞HCl，故答案為：PH₃；
（3）含W（Mn）元素的最高化合價(jià)的含氧酸根離子是MnO₄^-，MnO₄^-離子與FeSO₄溶液反應(yīng)的離子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-；MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
（4）W（Mn）的某黑色氧化物常于實(shí)驗(yàn)室制取Z單質(zhì)，為二氧化錳與濃鹽酸制備氯氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（5）元素N（Fe）的核電荷數(shù)是另一種元素Q的2倍，則Q為Al，則Al單質(zhì)與燒堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．向反應(yīng)后的溶液中，通入足量CO₂，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑；AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查元素推斷、核外電子排布、常用化學(xué)用語(yǔ)等，根據(jù)核外電子排布特點(diǎn)推斷元素是解題關(guān)鍵，側(cè)重對(duì)化學(xué)用語(yǔ)的考查，難度中等．