Question

[化學—選修物質結構與性質]（15分）
主要元素W、X、Y、Z的原子序數一次增大，W的原子最外層電子數是次外層電子數的3倍。X、Y和Z分屬不同的周期，他們的原子序數之和是W原子序數的5倍。在由元素W、X、Y、Z組成的所有可能的二組分化合物中，由元素W與Y形成的化合物M的熔點最高。請回答下列問題：
（1）W元素原子的L層電子排布式為         ，W₃分子的空間構型為         ；
（2）X單質與水發生主要反應的化學方程式為                               ；
（3）化合物M的化學式為        ，其晶體結構與NaCl相同，而熔點高于NaCl。M熔點較高的原因是        。將一定量的化合物ZX負載在M上可制得ZX/M催化劑，用于催化碳酸二甲酯與月桂醇酯交換合成碳酸二月桂酯。在碳酸二甲酯分子中，碳原子采用的雜化方式有         ，O—C—O的鍵角約為         ；
（4）X、Y、Z可形成立方晶體結構的化合物，其晶胞中X占據所有棱的中心，Y位于頂角，Z處于體心位置，則該晶體的組成為X︰Y︰Z=         ；
（5）含有元素Z的鹽的焰色反應為         色。許多金屬鹽都可以發生焰色反應，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 激發態電子從能量高的軌道躍遷到能量低的軌道時，以一定波長（可見光區域）光的形式釋放能量。

本題主要結合元素推斷考查物質結構與性質等知識的綜合應用。由W原子最外層電子數是次外層的3倍，可確定W是O元素，結合X、Y、Z分別在不同周期、原子序數關系和題中信息可確定三者分別為F、Mg和K。（1）O原子L層排有6個電子，其排布式為2s²2p⁴，由價層電子對互斥模型可確定O₃是V形結構。MgO的熔點之所以高于NaCl，是因為其晶格能較大的緣故。碳酸二甲酯（CH₃OCOOCH₃）兩端碳原子采取sp³雜化，中間碳原子采取sp²雜化，且O—C—O的鍵角為120°。利用均攤法可以算出立方晶體結構中X：Y：Z=1/4×12：1/8×8：1=3：1：1。
方法提煉：可以借助題中信息推斷各元素，如根據（5）中Z有焰色，且原子序數最大，可聯想Z為K，則X、Y分別為第二、三周期元素，即X只能為F，根據三者原子序數之和為40，可確定Y為Mg，將這些元素代入題中檢驗，符合題意。據此可以分析作答。