Question

[化学-选修物质结构与性质]
Q、R、X、Y、Z为周期表前四周期元素，原子序数依次递增．已知：
①Q为周期表中原子半径最小的元素；
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；
④Z有“生物金属”之称，Z⁴⁺离子和氩原子的核外电子排布相同．
请回答下列问题：（答题时，Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示）
（1）RQ₄Y分子的某中心原子采用的杂化轨道类型是______杂化．
（2）R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为______．
（3）已知：原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征．与RY分子互为等电子体的分子和离子分别为______和______（填化学式）．
（4）Z元素位于周期表的______分区．Z原子基态时的外围电子排布式为______，Z的一种含氧酸钡盐的晶胞结构如图所示，晶体内与每个“Z”原子等距离且最近的氧原子数为______．

Answer

①Q为周期表中原子半径最小的元素，应为H元素；
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，核外电子排布式为1s22s22p2，应为C元素；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，核外电子排布式为1s22s22p4，应为O元素；
④Z有“生物金属”之称，Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同，原子序数为22，应为Ti元素；
Q、R、X、Y原子序数依次递增，则X为N元素，结合原则的结构、对应单质、化合物的性质以及元素周期律知识解答该题．
【解析】
①Q为周期表中原子半径最小的元素，应为H元素；
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，核外电子排布式为1s22s22p2，应为C元素；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍，核外电子排布式为1s22s22p4，应为O元素；
④Z有“生物金属”之称，Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同，原子序数为22，应为Ti元素；
Q、R、X、Y原子序数依次递增，则X为N元素，则
（1）分子式为RQ4Y的物质为CH3OH，C原子形成4个δ键，为sp3杂化，故答案为：sp3；    
（2）同周期元素从左到右元素的第一电离能逐渐减小，则C元素的最小，由于N的2p轨道电子为半充满状态，难以失去电子，第一电离能大于O，所以第一电离能从小到大的顺序为：C＜O＜N，
故答案为：C＜O＜N；
（3）CO的电子数为14，N2和 CN-电子数也为14，且都含有2个原子，三者为等电子体，故答案为：N2； CN-；
（4）Z的原子序数为22，为Ti元素位于周期表第四周期ⅣB族，在d区，外围电子排布式为3d24s2，晶胞中Ti位于晶胞的顶点，与之距离最近的O原子位于晶胞的棱上，应有6个，
故答案为：d；3d24s2； 6．