Question

14．短周期元素P、Q、X、Y、Z原子序數逐漸增大．它們的最簡氫化物分子的空間構型依次是正四面體、三角錐形、正四面體、角形（V形）、直線形．回答下列問題：
（1）Z的價電子排布式為3s²3p⁵，QZ₃分子的空間構型為三角錐形；
（2）X與Z構成的分子是非極性分子（填“極性”或“非極性”）
（3）P和Y形成的化合物，其分子中包含2個σ鍵，2個π鍵鍵（填個數及“σ鍵和π鍵”），該分子中P原子的雜化方式為sp，
（4）寫出一個驗證Y與Z的非金屬性強弱的離子反應方程式H₂S+Cl₂═2H⁺+2Cl^-+S↓；
（5）金屬鎂在Q的單質中燃燒得到的產物與水反應生成兩種堿性物質，該反應的化學方程式是Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑．

Answer 1

分析 P、Q、X、Y、Z是短周期元素，且原子序數逐漸增大，它們的最簡單氫化物分子的空間結構依次是正四面體、三角錐形、正四面體、角形（V形）、直線型，形成正四面體結構的氫化物是甲烷或硅烷，形成三角錐型的氫化物是氨氣，形成V型的氫化物是水或硫化氫，形成直線型結構的氫化物是乙炔、氟化氫或氯化氫，這幾種元素的原子序數逐漸增大，所以P的氫化物是甲烷，Q的氫化物是氨氣，X的氫化物是硅烷，Y的氫化物是硫化物，Z的氫化物是氯化氫，則P、Q、X、Y、Z分別是C、N、Si、S、Cl元素，以此解答該題．

解答 解：P、Q、X、Y、Z是短周期元素，且原子序數逐漸增大，它們的最簡單氫化物分子的空間結構依次是正四面體、三角錐形、正四面體、角形（V形）、直線型，形成正四面體結構的氫化物是甲烷或硅烷，形成三角錐型的氫化物是氨氣，形成V型的氫化物是水或硫化氫，形成直線型結構的氫化物是乙炔、氟化氫或氯化氫，這幾種元素的原子序數逐漸增大，所以P的氫化物是甲烷，Q的氫化物是氨氣，X的氫化物是硅烷，Y的氫化物是硫化物，Z的氫化物是氯化氫，則P、Q、X、Y、Z分別是C、N、Si、S、Cl元素，
（1）Z為Cl元素，其基態原子電子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，價電子排布式為3s²3p⁵，QZ₃為NCl₃，N原子形成3個σ鍵，孤對電子數為$\frac{5-3×1}{2}$=1，為三角錐形，
故答案為：3s²3p⁵；三角錐形；
（2）X與Z構成的分子是SiCl₄，為正四面體結構，屬于非極性分子，故答案為：非極性；
（3）P和Y形成的化合物為CS₂，結構式為S=C=S，含有2個σ鍵，2個π鍵，C形成2個σ鍵，沒有孤對電子，為sp雜化，故答案為：2個σ鍵，2個π鍵；sp；
（4）Y為硫元素，Z為氯元素，可以通過H₂S與Cl₂的反應證明氯元素的非金屬性比硫元素強，相關的離子反應方程式為H₂S+Cl₂═2H⁺+2Cl^-+S↓，
故答案為：H₂S+Cl₂═2H⁺+2Cl^-+S↓；
（5）鎂和氮氣反應生成氮化鎂，氮化鎂與水反應生成兩種堿，分別是氫氧化鎂和氨氣，所以該反應的化學方程式Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑，
故答案為：Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑．

點評 本題考查元素及其化合物的性質、分子空間構型等知識點，明確常見分子的空間構型是解本題的關鍵，會根據價層電子對互斥理論判斷分子的構型及雜化方式，為高考熱點．