Question

14．短周期元素P、Q、X、Y、Z原子序数逐渐增大．它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形（V形）、直线形．回答下列问题：
（1）Z的价电子排布式为3s²3p⁵，QZ₃分子的空间构型为三角锥形；
（2）X与Z构成的分子是非极性分子（填“极性”或“非极性”）
（3）P和Y形成的化合物，其分子中包含2个σ键，2个π键键（填个数及“σ键和π键”），该分子中P原子的杂化方式为sp，
（4）写出一个验证Y与Z的非金属性强弱的离子反应方程式H₂S+Cl₂═2H⁺+2Cl^-+S↓；
（5）金属镁在Q的单质中燃烧得到的产物与水反应生成两种碱性物质，该反应的化学方程式是Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑．

Answer 1

分析 P、Q、X、Y、Z是短周期元素，且原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形（V形）、直线型，形成正四面体结构的氢化物是甲烷或硅烷，形成三角锥型的氢化物是氨气，形成V型的氢化物是水或硫化氢，形成直线型结构的氢化物是乙炔、氟化氢或氯化氢，这几种元素的原子序数逐渐增大，所以P的氢化物是甲烷，Q的氢化物是氨气，X的氢化物是硅烷，Y的氢化物是硫化物，Z的氢化物是氯化氢，则P、Q、X、Y、Z分别是C、N、Si、S、Cl元素，以此解答该题．

解答 解：P、Q、X、Y、Z是短周期元素，且原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形（V形）、直线型，形成正四面体结构的氢化物是甲烷或硅烷，形成三角锥型的氢化物是氨气，形成V型的氢化物是水或硫化氢，形成直线型结构的氢化物是乙炔、氟化氢或氯化氢，这几种元素的原子序数逐渐增大，所以P的氢化物是甲烷，Q的氢化物是氨气，X的氢化物是硅烷，Y的氢化物是硫化物，Z的氢化物是氯化氢，则P、Q、X、Y、Z分别是C、N、Si、S、Cl元素，
（1）Z为Cl元素，其基态原子电子排布式是1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，价电子排布式为3s²3p⁵，QZ₃为NCl₃，N原子形成3个σ键，孤对电子数为$\frac{5-3×1}{2}$=1，为三角锥形，
故答案为：3s²3p⁵；三角锥形；
（2）X与Z构成的分子是SiCl₄，为正四面体结构，属于非极性分子，故答案为：非极性；
（3）P和Y形成的化合物为CS₂，结构式为S=C=S，含有2个σ键，2个π键，C形成2个σ键，没有孤对电子，为sp杂化，故答案为：2个σ键，2个π键；sp；
（4）Y为硫元素，Z为氯元素，可以通过H₂S与Cl₂的反应证明氯元素的非金属性比硫元素强，相关的离子反应方程式为H₂S+Cl₂═2H⁺+2Cl^-+S↓，
故答案为：H₂S+Cl₂═2H⁺+2Cl^-+S↓；
（5）镁和氮气反应生成氮化镁，氮化镁与水反应生成两种碱，分别是氢氧化镁和氨气，所以该反应的化学方程式Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑，
故答案为：Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑．

点评 本题考查元素及其化合物的性质、分子空间构型等知识点，明确常见分子的空间构型是解本题的关键，会根据价层电子对互斥理论判断分子的构型及杂化方式，为高考热点．