Question

X、Y、Z、W、G是元素周期表中原子序数依次增大的五种元素。X元素是元素周期表中核电荷数最小的元素。Y的一种核素常用于考古，其一种同素异形体为自然界最硬的物质。ZX₃气体溶于水呈碱性。W的外围电子排布是3s¹。G²⁺离子的M层d轨道只有5个电子。请回答下列问题：

（1）W在元素周期表中的位置是       ；W和Z形成的化合物水溶液呈碱性，用离子方程式表示其原因      。

（2）Z原子的第一电离能比氧原子的     （填“大”或“小”）；G的基态原子电子排布式是          

（3）X与Y可形成多种化合物，其中一种化合物的分子式是X₆Y₆，分子中只有σ键，该分子的结构简式是          ；该化合物中Y的杂化轨道类型是         。

（4）G的最高价氧化物对应水化物的钾盐，在酸性条件下，常用于测定溶液中Fe²⁺的含量，该反应的离子方程式是            

（5）可用YX₄还原ZO_x以消除其污染。已知：

YX₄ (g) +4ZO₂ (g)=4ZO(g)+YO₂(g)+2X₂O(g)  △H= - 574 kJ·mol^-1

YX₄ (g)+4ZO(g)=2Z₂ (g)十YO₂ (g) +2X₂O(g)  △H = -1160 kJ·mol^-1

试写出用YX₄还原ZO₂至Z₂的热化学方程式___     _。

Answer

（1）第三周期ⅠA族；N3—+ 3H2O ⇌NH3+3OH—

（2）大；[Ar]3d54s2

（3），SP3杂化

（4）MnO4—+ 5Fe2+ +8 H+＝Mn2++5Fe3+ +4 H2O

（5）CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH= －867kJ·mol-1

【解析】

试题分析：根据题给信息推断X为氢元素，Y为碳元素，Z为氮元素，W为钠元素，G为锰元素。

（1）W为钠元素，在元素周期表中的位置是第三周期ⅠA族；Na3N水溶液呈碱性的原因N3—与水电离产生的氢离子结合生成NH3，水的电离平衡正向移动，使得溶液中氢氧根浓度大于氢离子浓度，溶液呈碱性，离子方程式为N3—+ 3H2O ⇌NH3+3OH—。

（2）氧原子的价电子排布为2s22p4，氮原子的价电子排布为2s22p3，p轨道处于半充满状态，较稳定，故氮原子的第一电离能比氧原子的大；G为锰元素，原子序数为25，根据构造原理知其基态原子电子排布式是[Ar]3d54s2。

（3）C6H6分子中只有σ键，该分子的结构简式是；碳原子形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道类型是sp3。

（4）酸性高锰酸钾溶液将Fe2+氧化为Fe3+，本身被还原为Mn2+，利用化合价升降法结合原子守恒和电荷守恒配平，该反应的离子方程式是MnO4—+ 5Fe2+ +8 H+＝Mn2++5Fe3+ +4 H2O。

（5）已知：①CH4 (g) +4NO2 (g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= - 574 kJ·mol-1，②CH4 (g)+4NO(g)=2N2 (g)十CO2 (g) +2H2O(g) △H = -1160 kJ·mol-1，根据盖斯定律：（①+②）÷2得CH4还原NO2至N2的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH= －867kJ·mol-1。

考点：考查元素推断、原子结构和元素的性质，分子结构与性质，热化学方程式的书写、盖斯定律等。