Question

【題目】主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，W的原子最外層電子數是次外層電子數的3倍．X、Y和Z分屬不同的周期，它們的原子序數之和是W原子序數的5倍．在由元素W、X、Y、Z組成的所有可能的二組分化合物中，由元素W與Y形成的化合物M的熔點最高．請回答下列問題：
（1）W元素原子的L層電子排布式為 ， W3分子的空間構型為 ．
（2）X單質與水發生主要反應的化學方程式為 ．
（3）化合物M的化學式為 ， 其晶體結構與NaCl相同，而熔點高于NaCl．M熔點較高的原因是 ． 將一定量的化合物ZX負載在M上可制得ZX/M催化劑，用于催化碳酸二甲酯與月桂醇酯交換合成碳酸二月桂酯．在碳酸二甲酯分子中，碳原子采用的雜化方式有 ， O﹣C﹣O的鍵角約為 ．
（4）X、Y、Z可形成立方晶體結構的化合物，其晶胞中X占據所有棱的中心，Y位于頂角，Z處于體心位置，則該晶體的組成為X：Y：Z= ．
（5）含有元素Z的鹽的焰色反應為色．許多金屬鹽都可以發生焰色反應，其原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2s22p4；V形
（2）2F2+2H2O═4HF+O2
（3）MgO；MgO的晶格能大于NaCl的晶格能；sp2和sp3；120°
（4）3：1：1
（5）紫；灼燒時電子從基態到激發態，當從激發態回到基態時放出能量以光的形式放出，從而出現不同的顏色
【解析】解：主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，W的原子最外層電子數是次外層電子數的3倍，W原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，則W為O元素．X、Y和Z分屬不同的周期，它們的原子序數之和是W原子序數的5倍，即三元素原子序數之和為40，X若為第三周期元素，X、Y、Z的原子序數之和大于W原子序數的5倍，所以可以斷定X也在第二周期，故X為F元素，則Y、Z原子序數之和=40﹣9=31，平均原子序數為15.5，可以推斷Y處于第三周期、Z處于第四周期，Z的原子序數大于18，若Y為Na元素，則Z為Ca元素，若Y為Mg元素，則Z為K元素，X的原子序數再增大，不符合題意，由于元素W與Y形成的化合物M的熔點最高，故Y為Mg元素，Z為K元素，化合物M為MgO．（1）W為氧元素，根據核外電子排布規律，O原子的L層電子排布式為2s22p4 ， O3分子中中心氧原子價層電子對數=2+ =3、含有1對孤電子對，故O3空間構型為V形， 所以答案是：2s22p4；V形；（2）X為F元素，對應的單質具有強氧化性，可與水反應生成HF和氧氣，反應的方程式為：2F2+2H2O═4HF+O2 ，
所以答案是：2F2+2H2O═4HF+O2；（3）由上述分析可知，M為MgO，其晶體結構與NaCl相同，而熔點高于NaCl，由于MgO晶體中離子的電荷多，晶格能大，故MgO熔點較高；由碳酸的結構可知碳酸二甲酯的結構為 ，﹣CH3中C原子形成4個單鍵，采取sp3雜化，在酯基 中，C原子形成2個C﹣O單鍵，屬于σ鍵，1個C=O雙鍵，雙鍵按單鍵計算，故中心C原子的雜化軌道數為3，采取sp2雜化，為平面正三角形，鍵角為120°，故O﹣C﹣O的鍵角約為120°，
所以答案是：MgO；MgO的晶格能大于NaCl的晶格能；sp2和sp3；120°；（4）F、Mg、K形成立方晶體結構的化合物，晶胞中F占據所有棱的中心，晶胞中F原子數目為12× =3，Mg位于頂角，晶胞中Mg原子數目為8× =1，K處于體心位置，晶胞中含有1個K原子，則該晶體的組成為F：Mg：K=3：1：1，
所以答案是：3：1：1；（5）含有元素K的鹽的焰色反應為紫色，許多金屬鹽都可以發生焰色反應，其原因為：灼燒時電子從基態到激發態，當從激發態回到基態時放出能量以光的形式放出，從而出現不同的顏色，
所以答案是：紫；灼燒時電子從基態到激發態，當從激發態回到基態時放出能量以光的形式放出，從而出現不同的顏色．