Question

X、Y、Z、R、Q五種前四周期元素，原子序數(shù)依次增大，其中X、Y、Q分屬不同周期且價電子數(shù)之和為13，Y、Z、R三種元素的基態(tài)原子具有相同的電子層數(shù)，其第一電離能I₁（Y）＜I₁（R）＜I₁（Z），Y原子的基態(tài)原子核外有4個原子軌道填充了電子，Q原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，M層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為7：1．請回答下列問題：
（1）Q元素在周期表中位于第

 

族，Q²⁺離子中未成對電子數(shù)目為

 

．
（2）Y、Z、R三種元素的電負性從大到小的順序是

 

．（填元素符號）
（3）Y與X形成的YX₃⁺的中心原子雜化軌道類型為sp²雜化，其空間構型是

 

．
（4）Q單質可與化合物YR形成配合物分子Q（YR）₅，上述變化過程中斷裂的化學鍵是

 

．
（5）Cr（鉻）原子與Q原子的第一至第三電離能如下表：

電離能/kJ?mol-1	I1	I2	I3
Cr	653	1592	2987
Q	759	1561	2957

比較兩元素的I₁、I₂可知，氣態(tài)Cr⁺再失去一個電子比氣態(tài)Q⁺再失去一個電子來得難．對此，你的解釋是：

 

．

Answer 1

考點：位置結構性質的相互關系應用

專題：元素周期律與元素周期表專題

分析：Q原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，則L層一定為8，故最外層為2，又因為M層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為7：1，即M層為7×2=14，即Q元素原子序數(shù)為：2+8+14+2=26，即Q為Fe，其價電子為8；
Y原子的基態(tài)原子核外有4個原子軌道填充了電子，即Y為C，價電子數(shù)為4；故X的價電子數(shù)為13-8-4=1，那么X的價電子數(shù)為1；由于X的原子序數(shù)小于C且與C不是同一個周期，故X為H；
Y、Z、R三種元素的基態(tài)原子具有相同的電子層數(shù)，均處于第二周期，且第一電離能：I₁（Y）＜I₁（R）＜I₁（Z），且原子序數(shù)Y＜Z＜R，則R為O元素、Y為C元素，Z為N；據(jù)此回答各小題即可．

解答： 解：Q原子的L層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為4：1，則L層一定為8，故最外層為2，又因為M層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為7：1，即M層為7×2=14，即Q元素原子序數(shù)為：2+8+14+2=26，即Q為Fe，其價電子為8；
Y原子的基態(tài)原子核外有4個原子軌道填充了電子，即Y為C，價電子數(shù)為4；故X的價電子數(shù)為13-8-4=1，那么X的價電子數(shù)為1；由于X的原子序數(shù)小于C且與C不是同一個周期，故X為H；
Y、Z、R三種元素的基態(tài)原子具有相同的電子層數(shù)，均處于第二周期，且第一電離能：I₁（Y）＜I₁（R）＜I₁（Z），且原子序數(shù)Y＜Z＜R，則R為O元素、Y為C元素，Z為N；綜合以上分析：X為H，Y為C、Z為N、R為O、Q為Fe，
（1）鐵元素位于第ⅤⅢ族，亞鐵離子3d處于半充滿狀態(tài)，即有5個成單電子，故答案為：ⅤⅢ；5；
（2）C、N、O三種元素的電負性從大到小的順序為N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；
（3）C與H形成的CH₃⁺中的碳原子采取sp²雜化，為平面三角形，所以所有原子均共面，故答案為：平面三角形；
（4）Fe與CO形成配位鍵，故此配合物的形成只斷裂了金屬鍵，故答案為：金屬鍵；
（5）Cr元素為24號元素，核外電子排布式為[Ar]3d⁴4s²，所以價層電子排布式為3d⁴4s²；由Cr⁺轉化為Cr²⁺時，3d能級由較穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)轉為不穩(wěn)定的3d⁴狀態(tài)需要的能量較多；而Fe⁺到Fe²⁺時，3d能級由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對要少．
故答案為：Fe⁺到Fe²⁺時，3d能級由不穩(wěn)定的3d⁶到穩(wěn)定的3d⁵半充滿狀態(tài)，需要的能量相對要少．

點評：本題主要考查的是“位-構-性”的應用，即元素的推斷，屬于常考題．