Question

【題目】現有前四周期T、X、Y、Z、W、M六種元素，已知W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小，其中W原子的s電子總數等于p電子總數的2倍，M原子的M能層上有4個未成對電子。請回答下列問題：

(1)寫出W、Z、X、T四種元素第一電離能由大到小的順序：____________(用元素符號表示)。

(2)基態M原子的核外電子排布式為__________________________。

(3)根據VSEPR理論，推斷出由W與X兩元素組成的最簡單二價陰離子的立體構型為____________，W原子的雜化類型為____________。

(4)Y與T、X、Z、W所形成的最簡單化合物的沸點由高到低的順序為__________________________(用化學式表示)。

Answer 1

【答案】)F>N>O>C 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) 平面三角形 sp2 H2O>HF>NH3>CH4

【解析】

根據題中信息“W原子的s電子總數等于p電子總數的2倍”可知，W的電子排布式是1s22s22p2，則W是碳元素；又知“W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小”，根據元素周期律可推知Z是氮元素，X是氧元素，T是氟元素，Y是氫元素；“M原子的M能層上有4個未成對電子”，則M的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，即M是鐵元素。

(1)C、N、O、F四種元素位于同一周期，隨原子序數增大，第一電離能呈增大趨勢，但N元素反常，它的第一電離能比O大，但比F小。

(2) 基態M原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] 3d64s2；

(3)C和O兩種元素組成的最簡單的二價陰離子是，該離子的中心原子的價層電子對數是3，孤電子對數是0，由此可確定其立體構型和雜化類型。

(4)H與F、O、N、C所形成的最簡單化合物分別是HF、H2O、NH3、CH4，其中HF、H2O、NH3分子之間都存在氫鍵，它們的沸點都比沒有氫鍵的CH4高，常溫下H2O為液態，HF、NH3為氣態，標準狀況下HF為液態，NH3仍為氣態，由此可得四種氫化物的沸點由高到低的順序。

根據題中信息“W原子的s電子總數等于p電子總數的2倍”可知，W的電子排布式是1s22s22p2，則W是碳元素；又知“W、Z、X、T、Y五種非金屬元素原子半徑依次減小”，根據元素周期律可推知Z是氮元素，X是氧元素，T是氟元素，Y是氫元素；“M原子的M能層上有4個未成對電子”，則M的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，即M是鐵元素。

(1)C、N、O、F四種元素位于同一周期，隨原子序數增大，第一電離能呈增大趨勢，但N元素反常，因此第一電離能由大到小的順序是F>N>O>C；答案為：F>N>O>C；

(2) 基態M原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2；答案為：1s22s22p63s23p6或[Ar] 3d64s2；

(3)C和O兩種元素組成的最簡單的二價陰離子是，該離子的中心原子的價層電子對數是3，孤電子對數是0，因此其立體構型是平面三角形，C原子的雜化類型為sp2雜化。

(4)H與F、O、N、C所形成的最簡單化合物分別是HF、H2O、NH3、CH4，其中HF、H2O、NH3分子之間都存在氫鍵，它們的沸點都比沒有氫鍵的CH4高，常溫下H2O為液態，HF、NH3為氣態，標準狀況下HF為液態，NH3仍為氣態，因此四種氫化物的沸點由高到低的順序為H2O>HF>NH3>CH4。