Question

20．X、Y、Z、W、R是短周期元素，原子序数依次增大．X原子核外各层电子数之比为1：2，Y原子和Z原子的核外电子数之和为20，W和R是同周期相邻元素，Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨．
请回答下列问题：
（1）元素X的最高价氧化物的电子式为；元素Z的离子结构示意图为．
（2）单质X和元素Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液发生反应的化学方程式为4 HNO₃（浓）+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂+2H₂O；．Y、W的氢化物沸点高的是NH₃（写化学式），原因是分子间存在氢键．
（3）元素W位于周期表的第第三周期第 VA族，其非金属性比元素R弱，用原子结构的知识解释原因P原子和S原子的电子层数相同，P原子半径较大，得电子能力较弱．
（4）Y和Z组成的化合物ZY，被大量用于制造电子元件．工业上用Z的氧化物、X单质和Y单质在高温下制备ZY，其中Z的氧化物和X单质的物质的量之比为1：3，则该反应的化学方程式为Al₂O₃+3C+N₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO．

Answer 1

分析 X、Y、Z、W、R是短周期元素，原子序数依次增大，Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨，结合原子序数大小可知Y为N元素、R为S元素；W和R是同周期相邻元素，则W为P元素；Y原子和Z原子的核外电子数之和为20，则Z原子核外电子数=20-7=13，则Z为Al；X原子核外各层电子数之比为1：2，X有2个电子层，可能为Li或C，由于只有一种金属，故X为C元素，据此进行解答．

解答 解：X、Y、Z、W、R是短周期元素，原子序数依次增大，Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨，则Y为N元素、R为S元素；W和R是同周期相邻元素，则W为P元素；Y原子和Z原子的核外电子数之和为20，则Z原子核外电子数=20-7=13，则Z为Al；X原子核外各层电子数之比为1：2，X有2个电子层，可能为Li或C，由于只有一种金属，故X为C元素．
（1）碳元素的最高价氧化物为CO₂，分子中C原子与O原子之间形成2对共用电子对，其电子式为，元素Z为Al，铝离子核外有10个电子，有个电子层，各层电子数为2、8，离子结构示意图为：，
故答案为：；；
（2）单质碳和浓硝酸反应生成二氧化氮、二氧化碳与水，反应的化学方程式为：4 HNO₃（浓）+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂+2H₂O，
NH₃分子间存在氢键，故氨气的沸点高于PH₃的，
故答案为：4HNO₃（浓）+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+CO₂+2H₂O；NH₃；NH₃分子间存在氢键；
（3）元素W为P，最外层电子数为5，位于周期表的第VA族；P原子和S原子的电子层数相同，P原子半径较大，得电子能力较弱，故P的非金属性比元素S弱，
故答案为：第三周期第 VA；P原子和S原子的电子层数相同，P原子半径较大，得电子能力较弱；
（4）N和Al组成的化合物AlN，被大量用于制造电子元件．工业上用氧化铝、碳、氮气在高温下制备，其中氧化铝和碳的物质的量之比为1：3，说明还生成CO，则该反应的化学方程式为：Al₂O₃+3C+N₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO，
故答案为：Al₂O₃+3C+N₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO．

点评 本题考查结构性质位置关系应用，题目难度中等，推断元素是解题关键，侧重对化学用语的考查，注意熟练掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系．