Question

主要元素W、X、Y、Z的原子序数一次增大，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

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，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，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，O原子的L层电子排布式为2s22p4；O3分子结构如图，中心O原子成2个σ键，1个离域π34，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，
故答案为：2s22p4；V型；
（2）氟气与水反应生成HF与氧气，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、离子半径较小，晶格能大，故MgO熔点较高，
在碳酸二甲酯分子中-OCH3，C原子4个单键，采取sp3杂化，在酯基中，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°，
故答案为：MgO；离子的电荷多、离子半径较小，晶格能大；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，故答案为：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：激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式释放能量，
故答案为：紫；激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式释放能量．