Question

20．已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42．X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子．X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）X元素的符號(hào)是As；
（2）Y元素原子的價(jià)層電子的軌道表示式為，該元素的名稱是氧；
（3）X與Z可形成化合物XZ₃，該化合物的空間構(gòu)型為三角錐形；
（4）比較X的氫化物與同族第二、第三周期元素所形成的氫化物穩(wěn)定性、沸點(diǎn)高低并說(shuō)明理由沸點(diǎn)：NH₃＞AsH₃＞PH₃，氨氣分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)最高，AsH₃的相對(duì)分子質(zhì)量比PH₃的大，AsH₃中分子間作用力更強(qiáng)，AsH₃的沸點(diǎn)高于PH₃；
穩(wěn)定性：NH₃＞PH₃＞AsH₃；鍵長(zhǎng)N-H＜P-H＜As-H，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，化合物穩(wěn)定．．

Answer 1

分析 X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，X元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，Y的2p軌道上有2個(gè)電子或4個(gè)電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負(fù)一價(jià)離子，符合題意．

解答 解：X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，X元素原子的核外電子排布式為 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，Y的2p軌道上有2個(gè)電子或4個(gè)電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X₂Y₃，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負(fù)一價(jià)離子，符合題意．
（1）由上述分析可知，X為As，故答案為：As；
（2）Y為氧元素，原子核外電子排布式為 1s²2s²2p⁴，價(jià)層電子的軌道表示式為，
故答案為：；氧；
（3）X與Z可形成化合物XZ₃為AsH₃，該化合物與氨氣分子空間構(gòu)型相似，其空間構(gòu)型為三角錐形，故答案為：三角錐形；
（4）氨氣分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)最高，AsH₃的相對(duì)分子質(zhì)量比PH₃的大，AsH₃中分子間作用力更強(qiáng)，AsH₃的沸點(diǎn)高于PH₃，故沸點(diǎn)：NH₃＞AsH₃＞PH₃；
AsH₃與NH₃、PH₃中，鍵長(zhǎng)N-H＜P-H＜As-H，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，化合物穩(wěn)定，所以穩(wěn)定性NH₃＞PH₃＞AsH₃．
故答案為：沸點(diǎn)：NH₃＞AsH₃＞PH₃，氨氣分子之間存在氫鍵，沸點(diǎn)最高，AsH₃的相對(duì)分子質(zhì)量比PH₃的大，AsH₃中分子間作用力更強(qiáng)，AsH₃的沸點(diǎn)高于PH₃；
穩(wěn)定性：NH₃＞PH₃＞AsH₃；鍵長(zhǎng)N-H＜P-H＜As-H，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，化合物穩(wěn)定．

點(diǎn)評(píng) 本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應(yīng)用、核外電子排布規(guī)律、分子空間構(gòu)型、元素周期律等，難度中等，注意氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響．