Question

【题目】主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍．X、Y和Z分属不同的周期，它们的原子序数之和是W原子序数的5倍．在由元素W、X、Y、Z组成的所有可能的二组分化合物中，由元素W与Y形成的化合物M的熔点最高．请回答下列问题：
（1）W元素原子的L层电子排布式为 ， W3分子的空间构型为 ．
（2）X单质与水发生主要反应的化学方程式为 ．
（3）化合物M的化学式为 ， 其晶体结构与NaCl相同，而熔点高于NaCl．M熔点较高的原因是 ． 将一定量的化合物ZX负载在M上可制得ZX/M催化剂，用于催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯．在碳酸二甲酯分子中，碳原子采用的杂化方式有 ， O﹣C﹣O的键角约为 ．
（4）X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物，其晶胞中X占据所有棱的中心，Y位于顶角，Z处于体心位置，则该晶体的组成为X：Y：Z= ．
（5）含有元素Z的盐的焰色反应为色．许多金属盐都可以发生焰色反应，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；灼烧时电子从基态到激发态，当从激发态回到基态时放出能量以光的形式放出，从而出现不同的颜色
【解析】解：主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，W原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则W为O元素．X、Y和Z分属不同的周期，它们的原子序数之和是W原子序数的5倍，即三元素原子序数之和为40，X若为第三周期元素，X、Y、Z的原子序数之和大于W原子序数的5倍，所以可以断定X也在第二周期，故X为F元素，则Y、Z原子序数之和=40﹣9=31，平均原子序数为15.5，可以推断Y处于第三周期、Z处于第四周期，Z的原子序数大于18，若Y为Na元素，则Z为Ca元素，若Y为Mg元素，则Z为K元素，X的原子序数再增大，不符合题意，由于元素W与Y形成的化合物M的熔点最高，故Y为Mg元素，Z为K元素，化合物M为MgO．（1）W为氧元素，根据核外电子排布规律，O原子的L层电子排布式为2s22p4 ， O3分子中中心氧原子价层电子对数=2+ =3、含有1对孤电子对，故O3空间构型为V形， 所以答案是：2s22p4；V形；（2）X为F元素，对应的单质具有强氧化性，可与水反应生成HF和氧气，反应的方程式为：2F2+2H2O═4HF+O2 ，
所以答案是：2F2+2H2O═4HF+O2；（3）由上述分析可知，M为MgO，其晶体结构与NaCl相同，而熔点高于NaCl，由于MgO晶体中离子的电荷多，晶格能大，故MgO熔点较高；由碳酸的结构可知碳酸二甲酯的结构为 ，﹣CH3中C原子形成4个单键，采取sp3杂化，在酯基 中，C原子形成2个C﹣O单键，属于σ键，1个C=O双键，双键按单键计算，故中心C原子的杂化轨道数为3，采取sp2杂化，为平面正三角形，键角为120°，故O﹣C﹣O的键角约为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形成立方晶体结构的化合物，晶胞中F占据所有棱的中心，晶胞中F原子数目为12× =3，Mg位于顶角，晶胞中Mg原子数目为8× =1，K处于体心位置，晶胞中含有1个K原子，则该晶体的组成为F：Mg：K=3：1：1，
所以答案是：3：1：1；（5）含有元素K的盐的焰色反应为紫色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因为：灼烧时电子从基态到激发态，当从激发态回到基态时放出能量以光的形式放出，从而出现不同的颜色，
所以答案是：紫；灼烧时电子从基态到激发态，当从激发态回到基态时放出能量以光的形式放出，从而出现不同的颜色．