Question

現有X、Y、Z三種元素，其中X原子核內只有一個質子；Y原子L層電子數是K層電子數的2倍；X與Z形成的化合物的分子式為ZX₃，每個分子內有10個電子．請回答下列問題：
（1）寫出Z元素的原子結構示意圖    ；
X分別與Y、Z形成的化合物中，具有5個原子核的微粒的化學式為    ．
（2）某些常見物質可用來合成新材料，如利用高溫高壓法使石墨轉變為人造金剛石．科學家認為Y、Z元素可形成一種比金剛石更硬的化合物，后來人們在實驗室成功合成了含有這些元素的化合物（制作晶體薄膜材料），這種化合物的化學式是    ；試推測合成這種化合物所需的條件是    ．

Answer 1

【答案】分析：X原子核內只有一個質子，即X原子的質子數為1，原子序數為1的元素為氫元素；
K層為第一層、L層為第二層，核外電子排布時按照先排K層、排滿K層再排L層并且K層上最多只能排2個電子，根據Y原子L層電子數是K層電子數的2倍，可判斷Y原子核外共有6個電子，則Y原子的質子數和原子序數都為6，元素Y為碳元素；
X元素為氫元素，則每個H原子內有1個電子，根據“X與Z形成的化合物的分子式為ZX₃，每個分子內有10個電子”的信息，可推斷每個Z原子中含有7個電子，則Z原子的質子數和原子序數為7，可判斷Z為氮元素；
根據以上對X、Y、Z三種元素的推斷，完成所提出的問題．
解答：解：（1）Z原子核內有7個質子、核外的7個電子分兩層排布；具有5個原子核的微粒即微粒由5個原子構成，則X分別與Y、Z形成的化合物即C與H元素或N與H元素的五個原子所構成的分子，甲烷分子由一個C原子和四個氫原子構成，符合題意；
故答案為：；CH₄（NH₄⁺也可）；
（2）碳元素的原子最外層有4個電子、氮元素的原子最外層有5個電子，兩元素在化學變化中都不易失去電子，因此兩種元素化合時，通過形成共用電子對而形成共價化合物；每個碳原子需形成4對共用電子對、每個氮原子需形成3對共用電子對才能形成穩定結構，因此，碳元素與氮元素化合時兩種元素的原子個數比應為3：4，即形成化合物的化學式為C₃N₄；由于碳元素在常溫下化學性質不活潑，結合利用高溫高壓法使石墨轉變為人造金剛石的原理，因此可猜測該反應需要在高溫高壓條件下發生；
故答案為：C₃N₄；高溫高壓．
點評：分子由原子構成，因此每個分子中的電子數應為構成分子的各原子的核外電子數之和；每個原子一個原子核，分子中原子核數即分子中的原子個數．