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分子的空間結構為___________；

（2）X單質與水發生主要反應的方程為___________；

（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X：Y：Z= ___________；

（5）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型；

（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）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】試題分析：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也在第二周期，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．

（1）W為氧元素，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+×（62×2）=3、含有1對孤電子對，故O3空間構型為V型，故答案為：2s22p4；V型；

（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，故答案為：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；在碳酸二甲酯分子中-OCH3，C原子4個單鍵，采取sp3雜化，在酯基中，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°，故答案為：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，故答案為：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，故答案為：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。