Question

[化學-選修物質結構與性質]
Q、R、X、Y、Z為周期表前四周期元素，原子序數依次遞增．已知：
①Q為周期表中原子半徑最小的元素；
②R的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同；
③Y的基態原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍；
④Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同．
請回答下列問題：（答題時，Q、R、X、Y、Z用所對應的元素符號表示）
（1）RQ₄Y分子的某中心原子采用的雜化軌道類型是

sp³

雜化．
（2）R、X、Y三種元素的第一電離能由小到大的順序為

C＜O＜N

．
（3）已知：原子數目和電子總數（或價電子總數）相同的微粒互為等電子體，等電子體具有相似的結構特征．與RY分子互為等電子體的分子和離子分別為

N₂

和

CN^-

（填化學式）．
（4）Z元素位于周期表的

d

分區．Z原子基態時的外圍電子排布式為

3d²4s²

，Z的一種含氧酸鋇鹽的晶胞結構如圖所示，晶體內與每個“Z”原子等距離且最近的氧原子數為

6

．

Answer 1

分析：①Q為周期表中原子半徑最小的元素，應為H元素；
②R的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同，核外電子排布式為1s²2s²2p²，應為C元素；
③Y的基態原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，應為O元素；
④Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，原子序數為22，應為Ti元素；
Q、R、X、Y原子序數依次遞增，則X為N元素，結合原則的結構、對應單質、化合物的性質以及元素周期律知識解答該題．

解答：解：①Q為周期表中原子半徑最小的元素，應為H元素；
②R的基態原子中電子占據三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數相同，核外電子排布式為1s²2s²2p²，應為C元素；
③Y的基態原子的核外成對電子數是未成對電子數的3倍，核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，應為O元素；
④Z有“生物金屬”之稱，Z⁴⁺離子和氬原子的核外電子排布相同，原子序數為22，應為Ti元素；
Q、R、X、Y原子序數依次遞增，則X為N元素，則
（1）分子式為RQ₄Y的物質為CH₃OH，C原子形成4個δ鍵，為sp³雜化，故答案為：sp³；    
（2）同周期元素從左到右元素的第一電離能逐漸減小，則C元素的最小，由于N的2p軌道電子為半充滿狀態，難以失去電子，第一電離能大于O，所以第一電離能從小到大的順序為：C＜O＜N，
故答案為：C＜O＜N；
（3）CO的電子數為14，N₂和 CN^-電子數也為14，且都含有2個原子，三者為等電子體，故答案為：N₂； CN^-；
（4）Z的原子序數為22，為Ti元素位于周期表第四周期ⅣB族，在d區，外圍電子排布式為3d²4s²，晶胞中Ti位于晶胞的頂點，與之距離最近的O原子位于晶胞的棱上，應有6個，
故答案為：d；3d²4s²； 6．

點評：本題考查較為綜合，題目難度中等，正確推斷元素的種類為解答該題的關鍵，本題易錯點為（4），注意與Ti位于同一平面的O有4個，上下延伸，各有1個，共6個．