Question

20．已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)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(tài)時的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（2）Y元素原子的價層電子的軌道表示式為；
（3）已知化合物X₂Y₃在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ₃，產(chǎn)物還有ZnSO₄和H₂O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄═2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O；
（4）將Y₂、Z₂按圖所示通入某燃料電池中，其中b電極的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

Answer 1

分析 X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，X元素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(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)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．

解答 解：X的原子4p軌道上有3個未成對電子，X元素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(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42-8-33=1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負一價離子．
（1）X的原子4p軌道上有3個未成對電子，X元素原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³，故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p³；
（2）Y為O元素，原子基態(tài)時的電子排布式為1s²2s²2p⁴，其價電子的軌道表示式為，
故答案為：；
（3）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(chǎn)物還有ZnSO₄和H₂O，反應(yīng)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(yīng)的Zn與As₂O₃的物質(zhì)的量之比為6×2：2=6：1，反應(yīng)方程式為As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄═2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O；
故答案為：As₂O₃+6Zn+6H₂SO₄═2AsH₃↑+6ZnSO₄+3H₂O；
（4）O₂、H₂與硫酸形成燃料電池，b電極通入氧氣，而氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，獲得電子，酸性條件下生成水，b電極的電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

點評 本題考查結(jié)構(gòu)與位置關(guān)系、核外電子排布規(guī)律、氧化還原反應(yīng)、原電池等，難度不大，注意把握原子核外電子的排布規(guī)律．