Question

（2012?唐山三模）【化學--物質結構與性質】
氧氣素與多種元素具有親和力，所形成化合物的類僅次于碳元素．
（1）氮、氧、氟元素的第一電離能從大到小的順序為

F＞N＞O

，氧元素與氟元素能形成OF₂分子，該分子的空間構型為

V型

．
（2）根據等電子原理，判斷NO₂⁺離子中，氮原子軌道的雜化類型為

sp

，1molNO₂⁺所含π鍵的數目為

2N_A

．
（3）氧元素與過渡元素可以形成多種價態的金屬氧化物．如鉻可生成Cr₂O₃、CrO₃、CrO₅等，試寫出Cr³⁺核外電子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³

．
（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

CaO₂

．
已知晶胞邊長為a cm，則該氧化物的密度是

4×72

a3×NA

 g?cm^-3（只要求列算式，不必計算出數值，阿伏加德羅常數為N_A）．

Answer 1

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，處于半滿穩定狀態，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，根據均攤法計算晶胞中鈣離子與O₂^2-的數目；根據其摩爾質量計算晶胞質量，根據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，處于半滿穩定狀態，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＞N＞O；氧原子價層電子對數=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-占據棱點和體心，個數為12×

1

4

+1=4，鈣離子占據頂點和面心，個數為8×

1

8

+6×

1

2

=4，個數比為1：1，則化學式為CaO₂；晶胞質量為

4×72

NA

g，晶胞體積為a³ cm³，故晶胞密度=

4×72 NA  g

a3 cm3

=

4×72

a3×NA

g/cm³，
故答案為：CaO₂；

4×72

a3×NA

．

點評：本題池物質結構與性質綜合題目，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、半滿穩定狀態時，其第一電離能有較高異�，F象．