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效的3倍。X、Y和Z分屬不同的周期，它們的原子序教之和是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元化合物中．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】2s22p4V形(或角形)2F2 +2H2O =4 HF+ O2MgO電荷大，半徑小,（或晶格能大）sp3和sp2120°3:1:1淡紫激發態電子從能量高的軌道躍遷到回到能量低的軌道時，以一定波長（可見光區域）光的形式釋放能量

【解析】

分析：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，則W有3個電子層，最外層電子數為6，故W為氧元素；X，Y，Z分屬不同的周期，且主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大．X不可能為第三周期元素，若為第三周期，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在第二周期，且原子序數比氧元素大，故X為F元素；故Y、Z的原子序數之和為8×5-9=31，平均原子序數為15.5，故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。

解答：（1）W為氧元素，O原子的L層電子排布式為2s22p4；O3中心O原子成2個σ鍵，含有1對孤對電子，雜化軌道用于成σ鍵或填充孤對電子對，故雜化軌道數為2+1=3，由于中心O原子含有1對孤對電子，故O3空間構型為V型；（2）F2與水反應生成氫氟酸和氧氣，發生反應的化學方程式為2F2 +2H2O =4 HF+ 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。在碳酸二甲酯分子中，酯基中C原子呈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° 。(4) （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；（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，其原因是激發態電子從能量高的軌道躍遷到回到能量低的軌道時，以一定波長（可見光區域）光的形式釋放能量。