Question

【题目】X、Y、Z、M、Q、R是元素周期表前四周期元素，且原子序数依次增大，其相关信息如下表：

元素	相关信息
X	原子核外有6种不同运动状态的电子
Y	基态原子中s电子总数与p电子总数相等
Z	原子半径在同周期元素中最大
M	逐级电离能(kJ/mol)依次为 578、1 817、2 745、11 575、14 830、18 376
Q	基态原子的最外层p轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反
R	基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子

请用化学用语填空：

(1)请写出Q元素基态原子的外围电子排布图：_______。

(2)X、Y、Z、M四种元素的原子半径由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)。

(3)R元素可形成R2＋和R3＋，其中较稳定的是R3＋，原因是__________。

(4)写出Z元素的原子核外电子排布式_________。

(5)Q元素原子的未成对电子个数是________ 个。

Answer 1

【答案】 Na>Al>C>O Fe3＋的价层电子排布为3d5，处于d能级半充满状态，能量低，结构稳定 1s22s22p63s1 1

【解析】

X原子核外有6种不同运动状态的电子，则X为C元素；Y基态原子中s电子总数与p电子总数相等，Y核外电子排布为1s22s22p4，所以Y应为O元素；Z原子半径在同一周期元素中最大，则Z为Na元素；根据M逐级电离能(kJ/mol)数值大小关系可知：M最外层有3个电子，应为Al元素，Q基态原子的最外层p轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，应为Cl元素，R基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子，即能量最高的为3d6，应为Fe元素，以此解答该题。

根据上述分析可知：X是C，Y是O，Z是Na，M是Al，Q是Cl，R是Fe元素。

(1)Q是Cl元素，基态原子核外外围电子排布式为3s23p5，所以Cl元素的基态原子的外围电子排布图为：；

(2)X是C，Y是O，Z是Na，M是Al。由于同一周期的元素，原子序数越大，原子半径越小；不同周期的元素，原子核外电子层数越多，原子半径越大，所以X、Y、Z、M四种元素的原子半径由大到小的顺序是：Na>Al>C>O。

(3)R是Fe元素，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去最外层2个电子形成Fe2+，Fe2+的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d6，外围电子排布为3d6，由于原子核外电子排布时，各个轨道处于全满、半满或全空时能量低，处于稳定状态，所以当Fe2+再失去3d轨道上的1个电子后变为3d5的半充满的状态，能量低，结构稳定，故Fe元素形成的Fe2+和Fe3+中较稳定的是Fe3+。

(4)Z是11号Na元素，根据构造原理可知Na原子核外电子排布式为1s22s22p63s1。

(5)Q是Cl元素，基态原子核外电子排布式是：1s22s22p63s23p5，3p轨道数目为3，由于一个轨道上最多容纳2个自旋方向相反的电子，所以Cl原子的未成对电子个数是1个。