Question

【題目】已知X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于42．X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子．X跟Y可形成化合物X2Y3 ， Z元素可以形成負一價離子．請回答下列問題：
（1）X元素原子基態時的電子排布式為 ， 該元素的符號是 ．
（2）Y元素原子的價層電子的軌道表示式為 ．
（3）X與Z可形成化合物XZ3 ， 該化合物的空間構型為 ．
（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定性高低 ， 理由是 ．
（5）已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ3 ， 產物還有ZnSO4和H2O，該反應的化學方程式是 ．

Answer 1

【答案】
（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3；As
（2）
（3）三角錐形
（4）低；鍵長N﹣H＜P﹣H＜As﹣H，鍵長越短，鍵能越大，化合物越穩定
（5）As2O3+6Zn+6H2SO4═2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O
【解析】解：X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，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個未成對電子，Y的2p軌道上有2個電子或4個電子，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之和等于42，則Z的質子數為42﹣8﹣33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負一價離子，符合題意．（1）X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，由能量最低原理原理，可知原子的核外電子排布式為 1s22s22p63s23p63d104s24p3 ， 故X為As， 所以答案是：1s22s22p63s23p63d104s24p3；As；（2）Y為O元素，價電子排布式為2s22p4 ， 則價電子排布圖為： ，
所以答案是： ；（3）X與Z可形成化合物AsH3 ， 與氨氣結構相似，該化合物的空間構型為三角錐形，
所以答案是：三角錐形；（4）X為As元素，AsH3與NH3、PH3中，鍵長N﹣H＜P﹣H＜As﹣H，鍵長越短，鍵能越大，化合物穩定，
所以穩定性NH3＞PH3＞AsH3 ，
所以答案是：低；鍵長N﹣H＜P﹣H＜As﹣H，鍵長越短，鍵能越大，化合物越穩定；（5）化合物X2Y3為As2O3 ， XZ3為AsH3 ， As2O3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為AsH3 ， 產物還有ZnSO4和H2O，反應中Zn元素化合價由0價升高為+2價，As元素化合價由+3價降低為﹣3價，參加反應的Zn與As2O3的物質的量之比為6×2：2=6：1，反應方程式為As2O3+6Zn+6H2SO4═2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O．
所以答案是：As2O3+6Zn+6H2SO4═2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O．