Question

9．现有前四周期T、X、Y、Z、W、M六种元素，已知W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小，其中W原子的s电子总数等于p电子总数的2倍．M原子的M能层上有4个未成对电子．请完成下列问题：
（1）写出W、Z、X、T四种元素第一电离能由大到小的顺序（用元素符号表示）F＞N＞O＞C．
（2）M原子的基态电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²．
（3）根据VESPR理论，推断出由W与X两元素组成的最简单二价阴离子的空间构型为平面三角形，W原子的杂化类型为sp²杂化．
（4）Y与T、X、Z、W所形成的最简单化合物的沸点由高到低顺序为（用化学式表示）：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄．

Answer 1

分析 W的s能级上电子总数等于p能级上电子总数的2倍，则电子排布式为：1s²2s²2p²，故W为C；W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小，则该5种非金属元素处于相同周期，故Z为N、X为O、T为F、Y为H；M原子的M能层上有4个未成对电子，则电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，则M为Fe，据此进行解答．

解答 解：W的s能级上电子总数等于p能级上电子总数的2倍，则电子排布式为：1s²2s²2p²，故W为C；W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小，则该5种非金属元素处于相同周期，故Z为N、X为O、T为F、Y为H；M原子的M能层上有4个未成对电子，则电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，则M为Fe，
（1）C、N、O、F四种元素第一电离，非金属性越强，其第一电离能越大，但是由于N元素的p轨道处于半充满状态，故N的第一电离能大于O，故第一电离能由大到小的顺序为：F＞N＞O＞C，
故答案为：F＞N＞O＞C；
（2）M为Fe元素，其原子序数为26，其基态原子核外电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²或[Ar]3d⁶4s²；
（3）W为C、X为O元素，W与X两元素组成的最简单二价阴离子为CO₃^2-，CO₃^2-的中C原子价层电子对数=3+$\frac{4+2-2×3}{2}$=3，所以C原子采取sp²杂化，C原子没有最外层不存在未成键电子对，所以CO₃^2-的空间构型为平面三角形，
故答案为：平面三角形；sp²杂化；
（4）Y与T、X、Z、W所形成的最简单化合物分别为HF、H₂O、NH₃、CH₄，由于HF、H₂O、NH₃中存在氢键，所以CH₄的沸点最低；常温下水为气态，氟化氢和氨气为气态，则水的沸点最高；标况下氟化氢为液态，氨气为气态，则HF的沸点大于氨气，所以四种气体的沸点大小为：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄，
故答案为：H₂O＞HF＞NH₃＞CH₄．

点评 本题考查了位置、结构与性质关系的综合应用，题目难度中等，推断各元素为解答关键，注意掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力．