Question

[化学—选修物质结构与性质]（15分）
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 1

（1）2s²2p⁴  V形
（2） 2F₂ +2 H₂O ="4" HF+ O₂
（3）MgO 晶格能大  sp³、sp²  120°
（4）3:1:1
（5）紫 激发态电子从能量高的轨道跃迁到能量低的轨道时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能量。

本题主要结合元素推断考查物质结构与性质等知识的综合应用。由W原子最外层电子数是次外层的3倍，可确定W是O元素，结合X、Y、Z分别在不同周期、原子序数关系和题中信息可确定三者分别为F、Mg和K。（1）O原子L层排有6个电子，其排布式为2s²2p⁴，由价层电子对互斥模型可确定O₃是V形结构。MgO的熔点之所以高于NaCl，是因为其晶格能较大的缘故。碳酸二甲酯（CH₃OCOOCH₃）两端碳原子采取sp³杂化，中间碳原子采取sp²杂化，且O—C—O的键角为120°。利用均摊法可以算出立方晶体结构中X：Y：Z=1/4×12：1/8×8：1=3：1：1。
方法提炼：可以借助题中信息推断各元素，如根据（5）中Z有焰色，且原子序数最大，可联想Z为K，则X、Y分别为第二、三周期元素，即X只能为F，根据三者原子序数之和为40，可确定Y为Mg，将这些元素代入题中检验，符合题意。据此可以分析作答。