X、Y、Z、R、Q五种前四周期元素，原子序数依次增大，其中X、Y、Q分属不同周期且价电子数之和为13，Y、Z、R三种元素的基态原子具有相同的电子层数，其第一电离能I1（Y）＜I1（R）＜I1（Z）

Question

X、Y、Z、R、Q五种前四周期元素，原子序数依次增大，其中X、Y、Q分属不同周期且价电子数之和为13，Y、Z、R三种元素的基态原子具有相同的电子层数，其第一电离能I₁（Y）＜I₁（R）＜I₁（Z），Y原子的基态原子核外有4个原子轨道填充了电子，Q原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，M层电子数与最外层电子数之比为7：1．请回答下列问题：
（1）Q元素在周期表中位于第______族，Q²⁺离子中未成对电子数目为______．
（2）Y、Z、R三种元素的电负性从大到小的顺序是______．（填元素符号）
（3）Y与X形成的YX₃⁺的中心原子杂化轨道类型为sp²杂化，其空间构型是______．
（4）Q单质可与化合物YR形成配合物分子Q（YR）₅，上述变化过程中断裂的化学键是______．
（5）Cr（铬）原子与Q原子的第一至第三电离能如下表：

电离能/kJ•mol-1	I1	I2	I3
Cr	653	1592	2987
Q	759	1561	2957

比较两元素的I₁、I₂可知，气态Cr⁺再失去一个电子比气态Q⁺再失去一个电子来得难．对此，你的解释是：______．

Answer 1

Q原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，则L层一定为8，故最外层为2，又因为M层电子数与最外层电子数之比为7：1，即M层为7×2=14，即Q元素原子序数为：2+8+14+2=26，即Q为Fe，其价电子为8；
Y原子的基态原子核外有4个原子轨道填充了电子，即Y为C，价电子数为4；故X的价电子数为13-8-4=1，那么X的价电子数为1；由于X的原子序数小于C且与C不是同一个周期，故X为H；
Y、Z、R三种元素的基态原子具有相同的电子层数，均处于第二周期，且第一电离能：I₁（Y）＜I₁（R）＜I₁（Z），且原子序数Y＜Z＜R，则R为O元素、Y为C元素，Z为N；综合以上分析：X为H，Y为C、Z为N、R为O、Q为Fe，
（1）铁元素位于第ⅤⅢ族，亚铁离子3d处于半充满状态，即有5个成单电子，故答案为：ⅤⅢ；5；
（2）C、N、O三种元素的电负性从大到小的顺序为N＞O＞C，故答案为：N＞O＞C；
（3）C与H形成的CH₃⁺中的碳原子采取sp²杂化，为平面三角形，所以所有原子均共面，故答案为：平面三角形；
（4）Fe与CO形成配位键，故此配合物的形成只断裂了金属键，故答案为：金属键；
（5）Cr元素为24号元素，核外电子排布式为[Ar]3d⁴4s²，所以价层电子排布式为3d⁴4s²；由Cr⁺转化为Cr²⁺时，3d能级由较稳定的3d⁵半充满状态转为不稳定的3d⁴状态需要的能量较多；而Fe⁺到Fe²⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶到稳定的3d⁵半充满状态，需要的能量相对要少．
故答案为：Fe⁺到Fe²⁺时，3d能级由不稳定的3d⁶到稳定的3d⁵半充满状态，需要的能量相对要少．