Question

氧元素與多種元素具有親和力，所形成化合物的種類僅次于碳元素．
（1）氮、氧、氟元素的第一電離能從大到小的順序為

 

，氧元素與氟元素能形成OF₂分子，該分子的空間構型為

 

．
（2）根據(jù)等電子原理，判斷NO₂⁺離子中，氮原子軌道的雜化類型為

 

，1mol NO₂⁺所含π鍵的數(shù)目為

 

．
（3）氧元素與過渡元素可以形成多種價態(tài)的金屬氧化物．如鉻可生成Cr₂O₃、CrO₃等，試寫出Cr³⁺核外電子排式

 

．
（4）鈣在氧氣中燃燒時得到一種鈣的氧化物晶體，其結構如圖所示：由此可判斷該鈣的氧化物的化學式為

 

．已知晶胞邊長為540pm，則該氧化物的密度是

 

g?cm^-3．

Answer 1

考點：晶胞的計算,元素電離能、電負性的含義及應用,判斷簡單分子或離子的構型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學鍵與晶體結構

分析：（1）同周期自左而右元素第一電離能呈增大趨勢，但氮元素2p能級容納3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能共用同周期相鄰元素；計算氧原子價層電子對數(shù)與孤電子對確定OF₂分子空間構型；
（2）NO₂⁺離子與CO₂為等電子體，二者具有相同的結構；
（3）Cr原子核外有24個電子，失去4s能級1電子、3d能級的2個電子形成Cr³⁺；
（4）黑色球為Ca、白色球為O，根據(jù)均攤法計算晶胞中鈣離子與O₂^2-的數(shù)目；根據(jù)其摩爾質(zhì)量計算晶胞質(zhì)量，根據(jù)ρ=

m

V

計算密度．

解答： 解：（1）同周期自左而右元素第一電離能呈增大趨勢，但氮元素2p能級容納3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能共用同周期相鄰元素，故第一電離能，F(xiàn)＞N＞O；氧原子價層電子對數(shù)=2+

6-1×2

2

=4、含有2對孤對電子，故OF₂分子為V型，
故答案為：F＞N＞O；V型；
（2）CO₂中C原子與氧原子之間形成C=O是，成2個σ鍵、不含孤對電子，碳原子采取sp雜化，NO₂⁺離子與CO₂為等電子體，具有相同的結構，故N原子也采取sp雜化，N原子與氧原子之間也形成N=O雙鍵，故1molNO₂⁺所含π鍵的數(shù)目為2N_A，
故答案為：sp；2N_A；
（3）Cr原子核外有24個電子，核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，失去4s能級1電子、3d能級的2個電子形成Cr³⁺，故Cr³⁺核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；
（4）由晶體的晶胞結構圖可知，O₂^2-占據(jù)棱點和體心，個數(shù)為12×

1

4

+1=4，鈣離子占據(jù)頂點和面心，個數(shù)為8×

1

8

+6×

1

2

=4，個數(shù)比為1：1，則化學式為CaO₂；晶胞質(zhì)量為

4×72

NA

g，晶胞體積為a³ cm³，故晶胞密度=

4×72 NA

(540×10-10)3

g?cm^-3=3.04g/cm³，
故答案為：CaO₂；3.04．

點評：本題池物質(zhì)結構與性質(zhì)綜合題目，涉及電離能、核外電子排布、雜化理論與分子結構、晶胞計算等，難度中等，注意同周期中元素原子處于全滿、半滿穩(wěn)定狀態(tài)時，其第一電離能有較高異�，F(xiàn)象．