Question

X、Y、Z、W都是短周期元素，原子半徑為W>Z>X>Y。已知：X、Y兩元素處于同一周期，X、Z處于周一主族，Z原子核內的質子數等于X、Y原子核內的質子數之和；Z原子最外電子層上的電子數是W原子最外電子層上的電子數的4倍。試回答：

(1)這四種元素單質(若有同素異形體只考慮熔點最高的)的熔點由高到低的順序是(寫化學式)                       。

(2)由這四種元素組成的兩種正鹽的水溶液(均為0．1 mol·L^-1)的pH由大到小的順序是(寫化學式)                      。

(3)Y和Z兩元素可形成化合物ZY₂，某種ZY₂晶體的結構相當于把金剛石中原子均換成Z原子，再在原兩個Z原子連線的中點位置放一個Y原子，則此晶體中由Z、Y原子組成的最小環(huán)是      元環(huán)，在此最小環(huán)上有       個Y原子和        個Z原子。

Answer 1

(1)金剛石(C)>Si>Na>O₂

(2)Na₂SiO₃>Na₂CO₃

(3)12   6    6

解析:

(1)因為X、Y、Z、W都是短周期元素，所以均處于前三周期。又因為同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，X、Y兩元素處于同一周期，原子半徑X>Y，說明X元素在Y元素的左邊，而同一主族元素的原子半徑從上到下逐漸增大。X、Z處于同一主族，原子半徑Z>X，說明Z在X的下邊。對于原子半徑W>Z，說明W與Z同周期且位于Z的左邊(W處于Z的下一周期在本題中不可能)，它們的相對位置如圖：

根據Z原子核內質子數等于X、Y原子核內質子數之和可知：Z原子核內質子數-X原子核內質子數=Y原子核內質子數，而Z、X相差8個核電荷(本題中相差2個核電荷不可能)，故Y中有8個質子，為O元素；根據Z原子最外電子層上的電子數是W原子最外電子層上的電子數的4倍，若W最外層為1個電子，則Z為ⅣA族Si元素，若W最外層為2個電子，則Z最外層有8個電子，為Ar元素，不可能。

金剛石和晶體硅均為原子晶體，其熔點很高，金屬鈉為金屬晶體，熔點較高，而O₂形成的晶體為分子晶體，熔點最低，對于金剛石和晶體硅而言，其熔點高低取決于它們的共價鍵的強弱。

(2)硅酸比碳酸的酸性更弱(同主族元素從上到下其最高價氧化物對應水化物的酸性減弱)，故Na₂SiO₃的水解程度大些。

(3)因為在金剛石結構中，最小的碳環(huán)為6元環(huán)，根據題意，SiO₂最小環(huán)應為12元環(huán)，其中Si與O交替相連，故Si原子與O原子相等，都為6個。