物質の構成と化学結合の問題

ある元素 X の原子は、電子を 3 個失って 3 価の陽イオン ${\text{X}}^{3+}$ になる。このイオン ${\text{X}}^{3+}$ の電子配置は、K 殻に 2 個、L 殻に 8 個の電子が入ったもので、貴ガス（希ガス）のネオン原子と同じである。元素 X の原子のうち、質量数が $27$ の原子 1 個に含まれる中性子の数を求めよ。

第 3 周期のある元素 $\mathrm{X}$ の原子について、電子を 1 個ずつ取り去るときに必要なエネルギー（逐次イオン化エネルギー）を調べたところ、次のようになった。

• 第 1 イオン化エネルギー：$578kJ/mol$
• 第 2 イオン化エネルギー：$1817kJ/mol$
• 第 3 イオン化エネルギー：$2745kJ/mol$
• 第 4 イオン化エネルギー：$11577kJ/mol$

$\mathrm{X}$ の原子が、価電子をすべて失って貴ガスと同じ電子配置の陽イオンになるとき、そのイオンの価数を求めよ。

シアン化水素 $\mathrm{HCN}$ の分子では、炭素原子 $\mathrm{C}$ を中心に、水素原子 $\mathrm{H}$ と窒素原子 $\mathrm{N}$ がそれぞれ炭素原子と共有結合している。$\mathrm{H}$、$\mathrm{C}$、$\mathrm{N}$ の原子番号はそれぞれ $1$、$6$、$7$ である。水素原子は $\mathrm{He}$ と同じ電子配置、炭素原子と窒素原子は $\mathrm{Ne}$ と同じ電子配置（最外殻に電子 $8$ 個）になるように電子対をつくるとき、この分子の電子式に含まれる共有電子対の数を求めよ。

原子番号が $17$、質量数が $37$ の塩素原子 ${}_{17}^{37}\mathrm{Cl}$ がある。この原子 $1$ 個に含まれる中性子の数を求めよ。

原子番号 $15$ のリン原子 $\mathrm{P}$ について、電子は内側の電子殻から順に入るものとする。K 殻、L 殻、M 殻に入ることのできる電子の最大数は、それぞれ $2$ 個、$8$ 個、$18$ 個である。

リン原子の M 殻に入っている電子の数を求めよ。