Question

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效的3倍。X、Y和Z分属不同的周期，它们的原子序教之和是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元化合物中．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

2s22p4V形(或角形)2F2 +2H2O =4 HF+ O2MgO电荷大，半径小,（或晶格能大）sp3和sp2120°3:1:1淡紫激发态电子从能量高的轨道跃迁到回到能量低的轨道时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能量

【解析】

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3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：（1）W为氧元素，O原子的L层电子排布式为2s22p4；O3中心O原子成2个σ键，含有1对孤对电子，杂化轨道用于成σ键或填充孤对电子对，故杂化轨道数为2+1=3，由于中心O原子含有1对孤对电子，故O3空间构型为V型；（2）F2与水反应生成氢氟酸和氧气，发生反应的化学方程式为2F2 +2H2O =4 HF+ 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。在碳酸二甲酯分子中，酯基中C原子呈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° 。(4) （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；（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，其原因是激发态电子从能量高的轨道跃迁到回到能量低的轨道时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能量。

点睛：

根据均摊原则计算晶胞的化学式，顶点上的原子被1个晶胞占用，棱上的原子原子被1个晶胞占用；面心的原子被1个晶胞占用，体心位置的原子被完全占用。