Question

前20號主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，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元素原子的電子排布圖為

，
（2）X單質與水發生主要反應的化學方程式為

2F₂+2H₂O=4HF+O₂

；
（3）化合物M的化學式為

MgO

，其晶體結構與NaCl相同，而熔點高于NaCl．M熔點較高的原因是

離子的電荷多，離子半徑小，晶格能大

．
（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=

3：1：1

；
（5）基態原子Z的電子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

；含有元素Z的鹽的焰色反應為

紫

色．許多金屬鹽都可以發生焰色反應，其原因是

電子躍遷時以光的形式將能量釋放出來

．

Answer 1

分析：主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，W的原子最外層電子數是次外層電子數的3倍，則W有2個電子層，最外層電子數為6，故W為氧元素；X，Y，Z分屬不同的周期，且主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，X不可能為第三周期元素，若為第三周期，X、Y、Z的原子序數之和大于W原子序數的5倍，所以可以斷定X也在第二周期，且原子序數比氧元素大，故X為F元素；故Y、Z的原子序數之和為8×5-9=31，平均原子序數為15.5，故Y處于第三周期，Z處于第四周期，Z的原子序數大于18，若Y為Na元素，則Z為Ca元素，若Y為Mg元素，則Z為K元素，X的原子序數再增大，不符合題意，由于元素W與Y形成的化合物M的熔點最高，故Y為Mg元素，Z為K元素．

解答：解：主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，W的原子最外層電子數是次外層電子數的3倍，則W有2個電子層，最外層電子數為6，故W為氧元素；X，Y，Z分屬不同的周期，且主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，X不可能為第三周期元素，若為第三周期，X、Y、Z的原子序數之和大于W原子序數的5倍，所以可以斷定X也在第二周期，且原子序數比氧元素大，故X為F元素；故Y、Z的原子序數之和為8×5-9=31，平均原子序數為15.5，故Y處于第三周期，Z處于第四周期，Z的原子序數大于18，若Y為Na元素，則Z為Ca元素，若Y為Mg元素，則Z為K元素，X的原子序數再增大，不符合題意，由于元素W與Y形成的化合物M的熔點最高，故Y為Mg元素，Z為K元素，
（1）W為氧元素，原子的電子排布圖為，故答案為：；
（2）X為F元素，氟氣與水反應生成HF與O₂，反應方程式為：2F₂+2H₂O=4HF+O₂，故答案為：2F₂+2H₂O=4HF+O₂；
（3）由上述分析可知，M為MgO，其晶體結構與NaCl相同，而熔點高于NaCl，由于MgO晶體中離子的電荷多，離子半徑小，晶格能大，故MgO熔點較高，故答案為：MgO；離子的電荷多，離子半徑小，晶格能大；
（4）F、Mg、K形成立方晶體結構的化合物，晶胞中F占據所有棱的中心，晶胞中F原子數目為12×

1

4

=3，Mg位于頂角，晶胞中Mg原子數目為8×

1

8

=1，K處于體心位置，晶胞中含有1個K原子，則該晶體的組成為F：Mg：K=3：1：1，
故答案為：3：1：1；
（5）基態原子K的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹；含有元素K的鹽的焰色反應為紫色．許多金屬鹽都可以發生焰色反應，其原因是電子躍遷時以光的形式將能量釋放出來，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹；紫；電子躍遷時以光的形式將能量釋放出來．

點評：本題考查元素推斷、核外電子排布規律、微粒結構與性質、晶胞計算等，難度中等，推斷元素是解題的關鍵，要充分利用原子序數的關系結合周期表的結構進行判斷元素．