Question

20．已知X、Y、Z、W、H五种元素原子序数依次增大，分布在元素周期表中的三个不同短周期．X、W同主族，Y、Z是同周期的相邻元素．W原子的质子数等于Y、Z原子最外层电子数之和．Y的氢化物分子中有3个共价键．Z原子最外层电子数是次外层电子数的3倍．Z的阴离子与H的阳离子具有相同的电子层结构，H的单质能溶于W最高价氧化物的水化物溶液中．试推断：
（1）X、Y两种元素的名称：X氢、Y氮；
（2）H在元素周期表中的位置：第三周期第ⅢA 族；
（3）由X、Y、Z所形成的属于强电解质的共价化合物M的化学式是HNO₃，以金属铜和H的单质作电极，M的浓溶液为电解质溶液构成的原电池中，正极反应式NO₃^-+2H⁺+e-=NO₂↑+H₂O，电池总反应的离子方程式Cu+2 NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 Z原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则Z为O元素；Y、Z为同周期的相邻元素，Y的氢化物分子中有3个共价键，则Y为N元素；W原子的质子数等于Y、Z原子最外层电子数之和，W原子质子数=5+6=11，则W为Na元素；X、W同主族，且X原子序数最小，结合四元素是连续三个不同短周期的元素，则X为H元素；Z的阴离子与H的阳离子具有相同的电子层结构，离子核外电子数为10，H的单质能溶于W最高价氧化物的水化物溶液中，故H为Al，据此解答．

解答 解：Z原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则Z为O元素；Y、Z为同周期的相邻元素，Y的氢化物分子中有3个共价键，则Y为N元素；W原子的质子数等于Y、Z原子最外层电子数之和，W原子质子数=5+6=11，则W为Na元素；X、W同主族，且X原子序数最小，结合四元素是连续三个不同短周期的元素，则X为H元素；Z的阴离子与H的阳离子具有相同的电子层结构，离子核外电子数为10，H的单质能溶于W最高价氧化物的水化物溶液中，故H为Al．
（1）由上述分析可知X、Y两种元素的名称分别为：氢、氮，
故答案为：氢；氮；
（2）H为Al元素，Al原子核外有3个电子层、最外层电子数是3，所以在元素周期表中的位置：第三周期第ⅢA族，
故答案为：第三周期第ⅢA 族；
（3）由H、N、O所形成的属于强电解质的共价化合物M的化学式是HNO₃，以金属铜和Al单质作电极，HNO₃的浓溶液为电解质溶液构成的原电池中，Al在浓硝酸中发生钝化现象，故本质是Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜与二氧化氮、水，正极发生还原反应，正极反应式为NO₃^-+2H⁺+e-=NO₂↑+H₂O，电池总反应的离子方程式为Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：HNO₃；NO₃^-+2H⁺+e-=NO₂↑+H₂O；Cu+2 NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．

点评 本题考查结构与位置关系，注意根据Z的原子结构特点为突破口进行推断，（3）中注意Al在浓硝酸中发生钝化，Cu为负极，难度中等