Question

已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X₂Y₃，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：

（1）X元素原子基态时的电子排布式为__________，该元素的符号是__________；

（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为________，该元素的名称是__________；

（3）X与Z可形成化合物XZ₃，该化合物的空间构型为____________；

（4）已知化合物X₂Y₃在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ₃，产物还有ZnSO₄和H₂O，该反应的化学方程式是_________________________________________________；

（5）比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由____。

Answer

1s22s22p63s23p63d104s24p3 As 氧 三角锥 As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O 稳定性：NH3＞PH3＞AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定； 沸点：NH3＞AsH3＞PH3，NH3可形成分子间氢键，沸点最高，AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3比PH3沸点高。

【解析】

X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X为As元素；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y为O元素；X、Y、Z的原子序数之和等于42，则Z的原子序数为42-33-8=1，Z可以形成负一价离子，Z为H元素；

（1）X为As，As原子基态时核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，该元素的符号是As。

（2）Y为O，基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p2，其价层电子的轨道表示式为，该元素名称为氧。

（3）X为As，Z为H，形成的化合物AsH3，中心原子As的孤电子对数为×（5-3×1）=1，σ键电子对数为3，价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体型，空间构型为三角锥形。

（4）As2O3被还原成AsH3，Zn被氧化成ZnSO4，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O。

（5）As的氢化物为AsH3，与As同族的第二、第三周期元素形成的氢化物为NH3、PH3，稳定性：NH3＞PH3＞AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定 ；沸点：NH3＞AsH3＞PH3，理由是：NH3可形成分子间氢键，沸点最高，AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3比PH3沸点高。