Question

X、Y、Z、W、N为前四周期五种元素,分别位于周期表中三个紧邻的周期，且原子序数逐渐增大，X、Y、Z的氢化物都比同族元素氢化物的沸点高。N原子外围未成对电子数是同周期中最多的。W元素的电离能数据见下表(kJ·mol^－1)：

I1	I2	I3	I4	…
496	4562	6912	9540	…

请回答：
（1）W₂Y₂含有的电子式为                           。灼烧W₂Y₂时，火焰呈特殊颜色，请从原理上解释产生该现象的原因：                   。
（2）N元素基态原子的外围电子排布式是：                  。
（3）X₃^-的空间构型是               ，中心原子的杂化方式是         。
（4）用氢键表示式写出Z的氢化物水溶液中存在的氢键           　                     。

Answer 1

（共13分）        
（1）(2分)在加热条件下，低能级电子跃迁到高能级，不稳定，电子由高能级跃迁回低能级，能量以光波形式释放，使火焰呈现特殊颜色（2分，提到“电子跃迁”即可得分）
(2)3d⁵4s¹   (2分)   
（3）直线型    sp（每空2分）
（4）F—H…F   F—H…O  O—H…F  O—H…O（3分，写对1个就得1分）

试题分析：根据题中信息得，X、Y、Z的氢化物中都含有氢键，故X为N元素；Y为O元素；Z为F元素。N原子外围未成对电子数是同周期中最多的，N为二十四号元素铬(Cr)。六对，d五对，s一对。根据W元素的电离能数据可以出，第一电离能远大于第二电离能，W原子最外层为1个电子，W为Na元素。
（1）W₂Y₂是Na₂O₂，电子式为。。灼烧Na₂O₂时，火焰呈黄色，发生的是焰色反应，原理是在加热条件下，低能级电子跃迁到高能级，不稳定，电子由高能级跃迁回低能级，能量以光波形式释放，使火焰呈现特殊颜色。
（2）N元素是Cr元素，其基态原子的外围电子排布式是d⁵4s¹。
（3）X₃^-为N₃^-，空间构型是直线型，中心原子的杂化方式是sp。
（4）Z的氢化物为HF，其氢键的表示式是F—H…F   F—H…O  O—H…F  O—H…O。
点评：题目综合性较大，涉及位置结构性质的相互关系应用、元素电离能和电负性的含义及应用、氢键、原子轨道杂化方式及杂化类型判断、电子式、电子跃迁等，难度中等，是物质结构的综合性题目，是对学生综合能力的考查，氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高是推断的突破口。