Question

4．氧是地殼中含量最多的元素
（1）氧元素基態原子核外未成對電子數為2個．
（2）H₂O分子內的O-H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為O-H鍵、氫鍵、范德華力．

（3）H⁺可與H₂O形成H₃O⁺，H₃O⁺原子采用sp³雜化．H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大，原因為H₂O中O原子有兩對孤對電子，H₃O⁺中O原子有一對孤對電子，排斥力較小．
（4）CaO與Nacl的晶胞同為面心立方結構，已知CaO晶體密度為agcm^-3表示阿伏伽德羅常數，則CaO晶胞體積為
$\frac{224}{aN{\;}_{A}}$Cm³．

Answer 1

分析 （1）s能級有一個軌道，最多排2個電子，p能級有3個軌道，每個軌道最多排2個電子，結合洪特規則分析；
（2）化學鍵的鍵能大于氫鍵的鍵能，氫鍵的鍵能大于分子間作用力；氫鍵對物質的物理性質產生影響，分子間氫鍵使物質的沸點升高，分子內氫鍵使物質的沸點降低；
（3）先確定VSEPR模型，然后在確定中心原子的雜化軌道類型；一般來說，相互之間排斥力的大小為：孤電子對間的排斥力＞孤電子對與成鍵電子對間的排斥力＞成鍵電子對間的排斥力；
（4）先計算一個氧化鈣分子的質量，再用均攤法求出一個晶胞含有的陰陽離子數，然后根據V=$\frac{m}{ρ}$求出其體積．

解答 解：（1）氧元素基態原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁴，4個電子在三個軌道中排布，故未成對電子數為2個，故答案為：2；
（2）共價鍵的鍵能大于氫鍵的作用力，氫鍵的作用力還大于范德華力，故H₂O分子內的O-H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為O-H鍵、氫鍵、分子間的范德華力；含分子間氫鍵的物質的沸點大于分子內氫鍵物質的沸點，因此原因是前者易形成分子間氫鍵，后者易形成分子內氫鍵．
故答案為：O-H鍵、氫鍵、范德華力；形成分子內氫鍵，而形成分子間氫鍵，分子間氫鍵使分子間作用力增大；
（3）H₃O⁺價層電子對模型為四面體，氧原子采取sp³雜化．
H₂O中O原子有兩對孤對電子，H₃O⁺中O原子有一對孤對電子，因為孤電子對間的排斥力＞孤電子對與成鍵電子對間的排斥力＞成鍵電子對間的排斥力，導致H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大．
故答案為：sp³；H₂O中O原子有兩對孤對電子，H₃O⁺中O原子有一對孤對電子，排斥力較小；
（4）1個“CaO”的質量為$\frac{56g/mol}{N{\;}_{A}/mol}$=$\frac{56}{N{\;}_{A}}$，而用均攤法算出一個晶胞含有4個“CaO”，即一個晶胞質量為$\frac{56}{N{\;}_{A}}$×4=$\frac{224}{N{\;}_{A}}$g，又有ρ=$\frac{m}{ρ}$，則V=$\frac{m}{ρ}$，
V=$\frac{224}{N{\;}_{A}}$g÷ag/cm³=$\frac{224}{aN{\;}_{A}}$，則CaO晶胞體積為 $\frac{224}{aN{\;}_{A}}$．
故答案為：$\frac{224}{aN{\;}_{A}}$．

點評 本題把物質結構和性質與有機化合物的性質融合成一體，考查學生對元素推理、原子軌道雜化類型、分子空間結構、氫鍵、等電子體原理、晶胞結構等知識的掌握和應用能力．本題基礎性較強，難度較大，注意晶胞體積的計算方法．