Question

6．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5种能量不同的电子．
（2）五种元素中，电负性最大的是O，第一电离能最大的是N（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NH₃分子间能形成氢键．
（4）CD₂的立体构型是V型，其中C原子的杂化类型为sp²．
（5）C₂A₄溶于水电离方式与CA₃溶于水电离方式相似，试写出C₂A₄在水溶液中的电离方程式N₂H₄+H₂O=N₂H₅⁺+OH^-（写一步即可，要求用化学符号来表示）．
（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，其晶胞结构如图所示已知该晶胞的体积为V cm³，则该晶胞的密度为$\frac{52}{{V{N_A}}}$g•cm^-3用V和N_A表示）．

Answer 1

分析 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，则A为H元素；B元素的一种核素可用于考古断代，而¹⁴C常用于鉴别文物的年代，则B为C元素；D元素的s轨道和p轨道上的电子数相等，其电子排布式应为1s²2s²2p⁴，则D为O元素，C为N元素；C、E是同主族元素，它们的核外均有3个未成对电子，且为主族元素，可知E为P元素，据此分析解题．

解答 解：由分析可知：A为H元素、B为C元素、C为N元素、D为O元素、E为P元素；
（1）基态P原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p³，则其核外有5种能量不同的电子，故答案为：5；
（2）电负性是指得电子能力，元素的非金属性越强，电负性越大，五种元素中O元素的非金属性最强，则电负性最大；第一电离能是指失电子能力，第一电离能越大易难失电子，同周期随核电荷数增大呈增大趋势，同主族随核电荷数增大而减小，因N的2p轨道为半充满结构，相对稳定，不易失电子，第一电离能最大，故答案为：O；N；
（3）NH₃因分子间存在氢键，而CH₄分子间只存在范德华力，则NH₃的沸点大于CH₄，故答案为：NH₃分子间能形成氢键；
（4）NO₂中N原子形成2个δ键，孤对电子数为1，则NO₂的立体构型是V型，其中N原子的杂化类型为sp²，故答案为：V型；sp²；
（5）N₂H₄易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则N₂H₄与水电离的H⁺结合生成N₂H₅⁺，促进水的电离，生成OH^-，电离方程式为N₂H₄+H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；
故答案为：N₂H₄+H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；
（6）该晶胞中Mg原子=8×$\frac{1}{8}$+1=2，H原子个数=2+4×$\frac{1}{2}$=4，晶胞中含有2个MgH₂，其密度=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×2}{V}$=$\frac{\frac{26}{{N}_{A}}×2}{V}$g/cm³=$\frac{52}{{V{N_A}}}$g/cm³，故答案为：$\frac{52}{{V{N_A}}}$．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、元素周期律判断、原子核外电子排布、分子杂化与立体构型分析等知识点，其中准确推断元素是解题关键，侧重考查学生分析计算能力，注意晶胞计算中均摊法的应用，题目难度中等．