Question

【題目】已知X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負一價離子。請回答下列問題：

(1)X元素原子基態時的電子排布式為_______________；

(2)Y元素原子的價層電子的軌道表示式為_____________；

(3)X與Z可形成化合物XZ3，該化合物的空間構型為________；

(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ3，產物還有ZnSO4和H2O，該反應的化學方程式是___________；

(5)比較X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______。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d104s24p3 三角錐型 As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O NH3>AsH3>PH3

【解析】

X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，X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；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，Y的2p軌道上有2個電子或4個電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X2Y3，故Y為O元素；X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于42，則Z的質子數為42-8-33=1，則Z為H元素，氫原子可以形成負一價離子，符合題意，然后逐一分析解答。

根據上述分析可知：X是As元素，Y是O元素，Z是H元素。

(1)X 是As元素，X元素原子基態時的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p3；

(2)Y是O元素，核外電子排布式為1s22s22p4，價層電子排布式是2s22p4，故其軌道表示式為：；

(3)X是As，Z是H，As、H兩種元素以共價鍵形成AsH3，由于As與N為同主族元素，AsH3空間結構與NH3相似，呈三角錐型；

(4)X是As，Y是O，二者形成As2O3與Zn、H2SO4反應產生AsH3、ZnSO4及H2O，根據原子守恒、電子守恒，可得反應方程式為：As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O；

(5)As是第四周期第VA的元素，短周期中第VA的元素還有N、P，它們形成的氫合物分別是AsH3、NH3、PH3，三種氣體均為分子晶體，分子之間通過分子間作用力結合，物質的相對分子質量越大，分子間作用力越大，物質的熔沸點就越高。由于在NH3的分子間存在氫鍵，增加了分子之間的吸引力，使NH3的沸點最高，故三種物質沸點由高到低的順序是：NH3>AsH3>PH3。