Question

（12分）最近出版的“重大发现记实”中，Cute教授发表了关于外星文明遗迹的研究结果。他认为外星人与人类非常相似，他们可能在亿万年前来过地球，留下了非常奇异的碑记。一些碑文已经破译被证明是外星人当地大学的大学生所用的普通化学教科书的几章。这些内容的最初几行就相当今人，看上去象是那个奇妙的世界里的物质定律，与我们的星球所遵循的规律不同。特别是原子结构也用四个量子数来描述，只有一个重大的区别：

n＝1，2，3……

L＝0，1，2，3，…，(n－1)

M＝－2L，－(2L－1)，…，－1，0，＋1，…，＋(2L－1)，＋2L

M_S＝＋1/2，－1/2

Cute教授允诺要继续发表相关研究，一旦他找到了财政支持，将继续他的破译工作并描述出X星球上的周期表和一些基础化学内容。然而以揭示的碑文内容就足以预见一些重要事实。

1-1  试创造出X周期表的前两个周期，为简便起见，用我们的化学符号来表示与我们原子有相同电子的X原子；

1-2  猜测在那里可用作洗涤和饮用的X－水可能是什么？写出全部可能，并说明理由。依据你所构造的X周期表，写出他的化学式。

1-3  写出“甲烷（X的氢化物）在氧气中燃烧”的反应，这是给人类提供能量和热源的主要过程；解释你选择X元素的原因？

Answer 1

1-1  n＝1，L＝0，M＝0

n＝2，L＝0，M＝0

n＝2，L＝1，M＝0,＋1,－1,＋2,－2

第一周期：H、He（2分）

第二周期：Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si（2分）

1-2  氢在两种情况下都一样，但是哪一个X元素可以作氧的替代物？至少有三种元素与“我们的氧”具有相同的性质：Mg（其核外层少2个电子），Ne（只有一个充满p轨道），还有Na，因为它位于上述二者之间，其性质一定与二者有相同之处。因此，有三个明显的“侯选者”去作为“X―水”（3分）；H₂Mg、H₃Na、H₄Ne（1分）。目前，至少在Cute教授的进一步研究之前，我们还不能确定哪一个是最好的选择。

1-3  现在，我们必须去寻找与生命相关的元素X－碳，选择是唯一的。因为我们需要当外层所有电子均为未成对电子对而形成杂化态时具有最大成键可能的元素，只有O能满足这样的条件，它以sp⁵杂化形成X－甲烷（1分）；化学式为OH₆（1分）。所以Mg代替X－氧为例，可得如下的反应：

X－甲烷在镁中燃烧：OH₆＋3Mg₂＝OMg₃＋3H₂Mg（2分）