Question

现有前四周期T、X、Y、Z、W、M六种元素，已知W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小，其中W原子的s电子总数等于p电子总数的2倍，M原子的M能层上有4个未成对电子。请回答下列问题：

(1)写出W、Z、X、T四种元素第一电离能由大到小的顺序：____________(用元素符号表示)。

(2)基态M原子的核外电子排布式为__________________________。

(3)根据VSEPR理论，推断出由W与X两元素组成的最简单二价阴离子的立体构型为____________，W原子的杂化类型为____________。

(4)Y与T、X、Z、W所形成的最简单化合物的沸点由高到低的顺序为__________________________(用化学式表示)。

Answer

)F>N>O>C 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) 平面三角形 sp2 H2O>HF>NH3>CH4

【解析】

根据题中信息“W原子的s电子总数等于p电子总数的2倍”可知，W的电子排布式是1s22s22p2，则W是碳元素；又知“W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小”，根据元素周期律可推知Z是氮元素，X是氧元素，T是氟元素，Y是氢元素；“M原子的M能层上有4个未成对电子”，则M的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，即M是铁元素。

(1)C、N、O、F四种元素位于同一周期，随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素反常，它的第一电离能比O大，但比F小。

(2) 基态M原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] 3d64s2；

(3)C和O两种元素组成的最简单的二价阴离子是，该离子的中心原子的价层电子对数是3，孤电子对数是0，由此可确定其立体构型和杂化类型。

(4)H与F、O、N、C所形成的最简单化合物分别是HF、H2O、NH3、CH4，其中HF、H2O、NH3分子之间都存在氢键，它们的沸点都比没有氢键的CH4高，常温下H2O为液态，HF、NH3为气态，标准状况下HF为液态，NH3仍为气态，由此可得四种氢化物的沸点由高到低的顺序。

根据题中信息“W原子的s电子总数等于p电子总数的2倍”可知，W的电子排布式是1s22s22p2，则W是碳元素；又知“W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小”，根据元素周期律可推知Z是氮元素，X是氧元素，T是氟元素，Y是氢元素；“M原子的M能层上有4个未成对电子”，则M的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，即M是铁元素。

(1)C、N、O、F四种元素位于同一周期，随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素反常，因此第一电离能由大到小的顺序是F>N>O>C；答案为：F>N>O>C；

(2) 基态M原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；答案为：1s22s22p63s23p6或[Ar] 3d64s2；

(3)C和O两种元素组成的最简单的二价阴离子是，该离子的中心原子的价层电子对数是3，孤电子对数是0，因此其立体构型是平面三角形，C原子的杂化类型为sp2杂化。

(4)H与F、O、N、C所形成的最简单化合物分别是HF、H2O、NH3、CH4，其中HF、H2O、NH3分子之间都存在氢键，它们的沸点都比没有氢键的CH4高，常温下H2O为液态，HF、NH3为气态，标准状况下HF为液态，NH3仍为气态，因此四种氢化物的沸点由高到低的顺序为H2O>HF>NH3>CH4。