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数的3倍．X、Y和Z分属不同的周期，它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）W₃分子空间构型为

 

；
（2）X单质的电子式

 

；
（3）化合物M的化学式为

 

，其晶体结构与NaCl相同．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）含有元素Z的盐中可以发出焰色反应．许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是

 

．

Answer 1

考点：位置结构性质的相互关系应用

专题：元素周期律与元素周期表专题

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，W原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则W为O元素；X、Y和Z分属不同的周期，它们的原子序数之和是W原子序数的5倍，即三元素原子序数之和为40，X若为第三周期元素，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，故X为F元素，则Y、Z原子序数之和=40-9=31，平均原子序数为15.5，可以推断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，由于元素O与Na形成的化合物Na₂O的熔点不是最高，故Y为Mg元素，Z为K元素，化合物M为MgO，且MgO的熔点最高，符合题意，据此解答．

解答： 解：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，W原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则W为O元素；X、Y和Z分属不同的周期，它们的原子序数之和是W原子序数的5倍，即三元素原子序数之和为40，X若为第三周期元素，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，故X为F元素，则Y、Z原子序数之和=40-9=31，平均原子序数为15.5，可以推断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，由于元素O与Na形成的化合物Na₂O的熔点不是最高，故Y为Mg元素，Z为K元素，化合物M为MgO，且MgO的熔点最高，符合题意，
综上所述：W为氧，X为氟，Y为镁，Z为钾，
（1）O₃分子中中心氧原子价层电子对数=2+

6-2×2

2

=3、含有1对孤电子对，故O₃空间构型为V型，故答案为：V型；
（2）X单质为F₂，该分子的电子式为：，故答案为：；
（3）由上述分析可知，M为MgO，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；sp²和sp³；120°；
（4）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：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．

点评：本题考查元素推断、电子式书写、微粒结构与性质等，难度中等，推断元素是解题的关键，要充分利用原子序数的关系结合周期表的结构进行判断元素．