Question

下表中數(shù)據(jù)是第三周期的三種金屬元素X、Y、Z逐漸失去電子的電離能．

	電離能/kJ?mol-1
X	578	1817	2745	11575	14830	18376	23293
Y	738	1451	7733	10540	13630	17995	21703
Z	496	4562	6912	9943	13353	16610	20114

試回答下列問(wèn)題
（1）根據(jù)數(shù)據(jù)分析，X、Y、Z的最外層電子數(shù)，簡(jiǎn)述理由

X、Y、Z的最外層電子數(shù)分別是3、2、1，由電離能相差很大時(shí)較小的電離能即為其最外層電子全失去時(shí)的電離能，從而確定其最外層電子數(shù)

．
（2）X元素的原子核外最外層電子排布式為

3s²3p¹

．
（3）X、Y、Z三元素的原子半徑由大到小順序?yàn)?!--BA-->

Z＞Y＞X（或Na＞Mg＞Al）

；X、Y、Z三元素的離子半徑由大到小順序?yàn)?!--BA-->

Z＞Y＞X（或Z⁺＞Y²⁺＞X³⁺或Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺）

．
（4）第三周期中能與Y元素形成YD型化合物的元素D位于

ⅥA

族，用電子式表示化合物YD的形成過(guò)程

．
（5）寫(xiě)出金屬Y與石墨電極、稀硫酸構(gòu)成的原電池的電極反應(yīng)式：
負(fù)極：

Mg-2e^-═Mg²⁺

正極：

2H⁺+2e^-═H₂↑

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖表分析，電離能相差很大時(shí)較小的電離能即為其最外層電子全失去時(shí)的電離能，從而確定其最外層電子數(shù)；
（2）根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)電子排布式；
（3）根據(jù)元素周期律判斷原子半徑、離子半徑大��；
（4）根據(jù)化合價(jià)判斷所屬主族；根據(jù)得失電子寫(xiě)出形成過(guò)程；
（5）鎂、石墨電極、稀硫酸構(gòu)成原電池，活潑金屬鎂作負(fù)極，石墨作正極，負(fù)極上失電子生成離子進(jìn)入溶液，正極上氫離子得電子生成氫氣．

解答：解：（1）由上述數(shù)據(jù)可以看出，X元素第一、二、三電離能相差不大，但第三、四電離能差距很大，故X元素的原子最外層電子數(shù)為為3（為鋁原子），
Y元素的一、二電離能相差不大，第二、三電離能差距很大，故Y元素的原子最外層電子數(shù)為2（為鎂原子），
Z元素的第一電離能和第二電離能相對(duì)差距很大，其他電離能差距不大，故Z元素的原子最外層電子數(shù)為1（為鈉元素），
故答案為：X、Y、Z的最外層電子數(shù)分別是3、2、1，由電離能相差很大時(shí)較小的電離能即為其最外層電子全失去時(shí)的電離能，從而確定其最外層電子數(shù)；
（2）X為鋁元素，根據(jù)能量最低原理書(shū)寫(xiě)電子排布式為1S² 2S²2P⁶3s²3p¹，其最外層是M層，M層上S能級(jí)最多排2個(gè)電子，P能級(jí)排1個(gè)電子，所以X元素的原子核外最外層電子排布式為3s²3p¹，故答案為：3s²3p¹；
（3）由元素周期律知，同一周期元素，原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，所以X、Y、Z三元素的原子半徑由大到小順序?yàn)閆＞Y＞X（或Na＞Mg＞Al）；具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子其離子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，所以X、Y、Z三元素的離子半徑由大到小順序?yàn)閆＞Y＞X（或Z⁺＞Y²⁺＞X³⁺或Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺），
故答案為：Z＞Y＞X（或Na＞Mg＞Al）；Z＞Y＞X（或Z⁺＞Y²⁺＞X³⁺或Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺）；
（4）在YD中，Y是鎂元素，顯+2價(jià)，根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為0，所以D顯-2價(jià)；主族元素中，最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值+最高正價(jià)=8，所以最高正價(jià)為+6價(jià)，最高正價(jià)序數(shù)=其最外層電子數(shù)，結(jié)合題意知，D是硫元素，在ⅥA族；硫化鎂是離子化合物，鎂原子失去2個(gè)電子生成鎂離子，硫原子得電子生成硫離子，其形成過(guò)程為：
，
故答案為：ⅥA；；
（5）鎂、石墨電極、稀硫酸構(gòu)成原電池，活潑金屬鎂作負(fù)極，石墨作正極，負(fù)極上失電子生成離子進(jìn)入溶液，正極上氫離子得電子生成氫氣，所以負(fù)極上電極反應(yīng)式為：Mg-2e^-═Mg²⁺，正極上電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：Mg-2e^-═Mg²⁺；2H⁺+2e^-═H₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了微粒半徑的比較、電負(fù)性、原電池原料等知識(shí)點(diǎn)，屬綜合題，難度不大，注意離子化合物和共價(jià)化合物形成過(guò)程的區(qū)別．