Question

四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为51；Y原子的L层p轨道中有2个电子；Z原子与Y原子的价层电子数相同；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1。
（1）Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b，它们的分子式分别是_____、_______；杂化轨道分别是________、_________；a分子的立体结构是____________；
（2）Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是_______晶体、_______晶体；
（3）X的氧化物与Y的氢化物中，分子极性较小的是(填分子式)       ；
（4）Y与Z比较，电负性较大的是____________；
（5）W的元素符号是  ，其+2价离子的核外电子排布式是           。

Answer 1

（1）CH₄、     SiH₄；    sp³、    sp³；  正四面体 （2）分子和原子
（3）CH₄    （4）Y  （5）Zn     1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰

试题分析：Y原子的L层p轨道中有2个电子，所以其核外电子排布式为1s²2s²2p²，为6号元素碳；Z与Y原子的价电子数相同：最外层为四个电子且均位于元素周期表的前四周期，为14号元素硅；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1，所以其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²，为30号锌元素；电荷数之和为51，X为51－30－6－14＝1，1号元素氢。
（1）C与Si可分别与H形成只含一个中心原子的共价化合物CH₄、SiH₄，甲烷、硅烷分子中都分别含有4个σ键不含孤电子对，所以都是采取sp³杂化，甲烷分子是正四面体构型。
（2）C、Si形成的最高价氧化物中，CO₂是分子晶体，二氧化硅是原子晶体。
（3）氧元素的非金属强于碳元素的，所以X的氧化物与Y的氢化物中，分子极性较小的是CH₄。
（4）碳和硅是同一主族元素，同一主族元素中元素的电负性随着原子序数的增大而减小，所以电负性较大的是Y。
（4）通过以上分析知，W是Zn元素，锌原子失去最外层2个电子变成+2价阳离子，其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的应试能力和逻辑推理能力。本题以元素的推断为载体考查了核外电子排布式的书写、分子中原子杂化方式的判断等知识点，正确推断元素是解本题的关键，注意原子最外层电子能量不一定最大，但失电子时首先失去最外层电子，为易错点。