Question

现有A、B、C、D、E五种短周期非金属元素，其原子序数依次增大。A是原子半径最小的元素，B元素的一种核素可用于考古断代，D元素的s轨道和p轨道上的电子数相等。C、E是同主族元素，它们的核外均有3个未成对电子。请回答下列问题：

（1）基态E原子有_____种能量不同的电子。

（2）六种元素中，电负性最大的是_______，第一电离能最大的是________（均填元素符号）。

（3）化合物CA₃的沸点比化合物BA₄的沸点高，其主要原因是____________。

（4）CD₂^－的立体构型是________，其中C原子的杂化类型为___________。

（5）C₂A₄溶于水电离方程式与CA₃溶于水电离方程式相似，试写出C₂A₄在水溶液中的电离方程式____（写一步即可，要求用化学符号表示）。

（6）开发金属储氢材料是氢能的重要研究方向。MgA₂是一种储氢材料，其晶胞结构如下图所示：

已知该晶胞的体积为Vcm³，则该晶胞的密度为_______g·cm^－3（用V和N_A表示）。

Answer

5 O N NH3分子间能形成氢键 V形 sp2 N2H4+H2ON2H5++OH－

【解析】试题分析：本题为《物质结构与性质》选修模块综合测试题，考查元素推断，原子核外电子排布，元素周期律，分子结构和晶胞计算，题目难度中等。结合相关基础知识进行作答。

解答：根据题给信息推断A是原子半径最小的元素，则A为氢元素；B元素的一种核素可用于考古断代，则B为碳元素；D元素的s轨道和p轨道上的电子数相等，电子排布式为1s22s22p4，则D为氧元素；C、E是同主族元素，它们的核外均有3个未成对电子，位于VA族，则C为氮元素，E为磷元素。

（1）基态磷E原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3，含有5个能级，含有5种能量不同的电子。

（2）同周期由左向右元素的电负性逐渐增大，同主族由上到下元素的电负性逐渐减小，故电负性最大的是O；同周期由左向右元素的第一电离能呈递增趋势，氮原子的价电子排布为2s22p3，p轨道为半充满状态，较稳定，同主族由上到下元素的电负性逐渐减小，故第一电离能最大的是N。

（3）NH3分子间能形成氢键，故NH3的沸点比CH4的沸点高。

（4）根据价层电子对互斥理论判断。NO2-中含有2个δ键，氮原子含有1对孤对电子，立体构型是V形，其中N原子的杂化类型为sp2。

（5）迁移NH3溶于水的电离，N2H4在水溶液中的电离方程式为N2H4+H2ON2H5++OH－。

（6）分析MgH2的晶胞知Mg位于顶点和体心，数目为8×1/8+1=2，H位于面心（4个）和晶胞内部（2个），数目为：4×1/2+2=4，则1mol晶胞质量为2×26g/mol=52g，一个晶胞的质量为52/NAg，晶胞体积为

。

点睛：根据题给信息准确推断出相关元素是解答本题的基础。（2）小题要注意递变规律的准确记忆，特别注意同周期元素第一电离能的变化规律，注意ⅡA和ⅢA、ⅤA和ⅥA的特殊性；（6）小题利用切割法准确分析晶胞的结构是解题的关键。