Question

12．有X、Y、Z三種元素．其中X原子的價電子構型為2s²2p²，Y原子的L電子層中有三個未成對電子，且無空軌道，Z的+1價離子是一個質子．
試回答下列問題：
（1）ZXY分子中的三個原子除Z原子外均為8電子構型，寫出該分子的結構式H-C≡N，根據電子云重疊方式的不同，分子里共價鍵的類型有σ鍵、π鍵．
（2）常溫下，YZ₃呈氣態，但易被液化，且極易溶于水，其原因是氨氣分子間易形成氫鍵，氫鍵的存在導致其沸點較高、易液化；NH₃和H₂O都是極性分子，且二者能形成氫鍵，NH₃又能與H₂O發生化學反應，使得NH₃極易溶于水．
（3）液態的YZ₃是一種重要的溶劑，其性質與H₂O相似，可以與活潑金屬反應，寫出Na與液態YZ₃反應的化學方程式2Na+2NH₃═2NaNH₂+H₂↑．
（4）指出YZ₃分子中Y原子的雜化類型sp³雜化．

Answer 1

分析 X原子的價電子構型為2s²2p²，則X是C元素，Y原子的L電子層中有三個未成對電子，且無空軌道，可推知Y是N元素；Z的+1價離子是一個質子，則Z原子核外只有一個電子，所以Z為H元素．
（1）分子ZXY為HCN，其結構式為H-C≡N，共價單鍵為σ鍵，共價三鍵中含有一個σ鍵2個π鍵；
（2）分子YZ₃為NH₃，氨氣分子之間存在氫鍵，沸點高易液化，根據相似相溶原理知，極性分子的溶質易溶于極性分子的溶劑，氨氣和水分子之間易形成氫鍵，氫鍵的存在能增大氨氣的溶解度；
（3）分子YZ₃為NH₃，根據2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑可類推出鈉和液氨的反應；
（4）NH₃中N原子形成3個N-H鍵，含有1對孤電子對，雜化軌道數目為4．

解答 解：X原子的價電子構型為2s²2p²，則X是C元素，Y原子的L電子層中有三個未成對電子，且無空軌道，可推知Y是N元素；Z的+1價離子是一個質子，則Z原子核外只有一個電子，所以Z為H元素．
（1）分子ZXY為HCN，HCN分子中的三個原子除Z原子外均為8電子構型，說明C原子形成4個共價鍵，N原子形成3個共價鍵，所以其結構式為H-C≡N，共價單鍵為σ鍵，共價三鍵中含有一個σ鍵2個π鍵，則該分子中含有的共價鍵有σ鍵和π鍵，
故答案為：H-C≡N；σ鍵、π鍵；
（2）分子YZ₃為NH₃，氨氣分子間易形成氫鍵，氫鍵的存在導致其沸點較高、易液化；
NH₃和H₂O都是極性分子，根據相似相溶原理知，氨氣易溶于水，且二者能形成氫鍵，NH₃又能與H₂O發生化學反應生成一水合氨，所以使得NH₃極易溶于水，
故答案為：氨氣分子間易形成氫鍵，氫鍵的存在導致其沸點較高、易液化；NH₃和H₂O都是極性分子，且二者能形成氫鍵，NH₃又能與H₂O發生化學反應，使得NH₃極易溶于水；
（3）分子YZ₃為NH₃，氨氣的性質和水的性質相似，由2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑可類推出：2Na+2NH₃═2NaNH₂+H₂↑，
故答案為：2Na+2NH₃═2NaNH₂+H₂↑；
（4）NH₃中N原子形成3個N-H鍵，含有1對孤電子對，雜化軌道數目為4，其雜化方式為sp³雜化，
故答案為：sp³雜化．

點評 本題考查結構性質位置關系應用，涉及分子結構與性質等知識點，同時考查學生知識遷移能力，會利用知識遷移的方法分析鈉和液氨的反應，明確氫鍵對物質物理性質的影響，難度中等．