Question

前20号主族元素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，他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元素原子的电子排布图为

，
（2）X单质与水发生主要反应的化学方程式为

2F₂+2H₂O=4HF+O₂

；
（3）化合物M的化学式为

MgO

，其晶体结构与NaCl相同，而熔点高于NaCl．M熔点较高的原因是

离子的电荷多，离子半径小，晶格能大

．
（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=

3：1：1

；
（5）基态原子Z的电子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

；含有元素Z的盐的焰色反应为

紫

色．许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是

电子跃迁时以光的形式将能量释放出来

．

Answer 1

分析：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，则W有2个电子层，最外层电子数为6，故W为氧元素；X，Y，Z分属不同的周期，且主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，X不可能为第三周期元素，若为第三周期，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，且原子序数比氧元素大，故X为F元素；故Y、Z的原子序数之和为8×5-9=31，平均原子序数为15.5，故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．

解答：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，则W有2个电子层，最外层电子数为6，故W为氧元素；X，Y，Z分属不同的周期，且主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，X不可能为第三周期元素，若为第三周期，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，且原子序数比氧元素大，故X为F元素；故Y、Z的原子序数之和为8×5-9=31，平均原子序数为15.5，故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，
（1）W为氧元素，原子的电子排布图为，故答案为：；
（2）X为F元素，氟气与水反应生成HF与O₂，反应方程式为：2F₂+2H₂O=4HF+O₂，故答案为：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，离子半径小，晶格能大，故MgO熔点较高，故答案为：MgO；离子的电荷多，离子半径小，晶格能大；
（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×

1

4

=3，Mg位于顶角，晶胞中Mg原子数目为8×

1

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，
故答案为：3：1：1；
（5）基态原子K的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹；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，其原因是电子跃迁时以光的形式将能量释放出来，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹；紫；电子跃迁时以光的形式将能量释放出来．

点评：本题考查元素推断、核外电子排布规律、微粒结构与性质、晶胞计算等，难度中等，推断元素是解题的关键，要充分利用原子序数的关系结合周期表的结构进行判断元素．