Question

2019年是门捷列夫提出元素周期表150周年。已知在元素周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料，W的氯化物分子呈正四面体结构。回答下列问题：

(1)元素X在元素周期表中的位置_________

(2)W的氧化物的晶体类型是____________

(3)R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是________

(4)这5个元素的氢化物分子中：

①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式)_______

②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是_________

(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH₂)₄和HCl气体；W(QH₂)₄在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是_________。

Answer

第三周期第ⅤA族 原子晶体 As2S5 NH3＞ AsH3 ＞PH3 电子数相同的有SiH4(正四面体)、PH3(三角锥型)和H2S(V形) SiCl4 + 4NH3 = Si(NH2)4 + 4HCl， 3Si(NH2)4 = 8NH3 + Si3N4

【解析】

W的氯化物分子呈正四面体结构，应为SiCl4或CCl4，又W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料，可推断W为Si，Q为N元素；元素Q、R、W、Y与元素X相邻，Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸，则Y为S，X为P，R为As元素。

根据分析可知，Q为N，R为As，W为Si，Y为S，X为P元素。

(1)P的原子序数为15，位于元素周期表中第三周期第ⅤA族；

(2)W的氧化物为二氧化硅，二氧化硅属于原子晶体；

(3)As的最高价为+5价，则As和S形成的二元化合物的化学式为As2S5；

(4)①氨气分子间存在氢键，其沸点最高；AsH3、PH3都属于分子晶体，相对分子质量越大沸点越高，则沸点大小为：NH3＞AsH3＞PH3；

②这5个元素的氢化物分子中，SiH4、PH3和H2S的电子数均为18，价电子对数分别为，，孤对电子对分别为0，1，2，因此其空间结构分别为正四面体，三角锥和V形；

(5)由信息可知，四氯化硅与氨气反应生成W(QH2)4和HCl，Si(NH2)4在高温下分解生成氨气和氮化硅，反应方程式分别为：SiCl4+4NH3=Si(NH2)4+4HCl、3 Si(NH2)4=8NH3+Si3N4。