Question

4．氧是地壳中含量最多的元素
（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为2个．
（2）H₂O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O-H键、氢键、范德华力．

（3）H⁺可与H₂O形成H₃O⁺，H₃O⁺原子采用sp³杂化．H₃O⁺中H-O-H键角比H₂O中H-O-H键角大，原因为H₂O中O原子有两对孤对电子，H₃O⁺中O原子有一对孤对电子，排斥力较小．
（4）CaO与Nacl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为agcm^-3表示阿伏伽德罗常数，则CaO晶胞体积为
$\frac{224}{aN{\;}_{A}}$Cm³．

Answer 1

分析 （1）s能级有一个轨道，最多排2个电子，p能级有3个轨道，每个轨道最多排2个电子，结合洪特规则分析；
（2）化学键的键能大于氢键的键能，氢键的键能大于分子间作用力；氢键对物质的物理性质产生影响，分子间氢键使物质的沸点升高，分子内氢键使物质的沸点降低；
（3）先确定VSEPR模型，然后在确定中心原子的杂化轨道类型；一般来说，相互之间排斥力的大小为：孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力；
（4）先计算一个氧化钙分子的质量，再用均摊法求出一个晶胞含有的阴阳离子数，然后根据V=$\frac{m}{ρ}$求出其体积．

解答 解：（1）氧元素基态原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁴，4个电子在三个轨道中排布，故未成对电子数为2个，故答案为：2；
（2）共价键的键能大于氢键的作用力，氢键的作用力还大于范德华力，故H₂O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O-H键、氢键、分子间的范德华力；含分子间氢键的物质的沸点大于分子内氢键物质的沸点，因此原因是前者易形成分子间氢键，后者易形成分子内氢键．
故答案为：O-H键、氢键、范德华力；形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大；
（3）H₃O⁺价层电子对模型为四面体，氧原子采取sp³杂化．
H₂O中O原子有两对孤对电子，H₃O⁺中O原子有一对孤对电子，因为孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力，导致H₃O⁺中H-O-H键角比H₂O中H-O-H键角大．
故答案为：sp³；H₂O中O原子有两对孤对电子，H₃O⁺中O原子有一对孤对电子，排斥力较小；
（4）1个“CaO”的质量为$\frac{56g/mol}{N{\;}_{A}/mol}$=$\frac{56}{N{\;}_{A}}$，而用均摊法算出一个晶胞含有4个“CaO”，即一个晶胞质量为$\frac{56}{N{\;}_{A}}$×4=$\frac{224}{N{\;}_{A}}$g，又有ρ=$\frac{m}{ρ}$，则V=$\frac{m}{ρ}$，
V=$\frac{224}{N{\;}_{A}}$g÷ag/cm³=$\frac{224}{aN{\;}_{A}}$，则CaO晶胞体积为 $\frac{224}{aN{\;}_{A}}$．
故答案为：$\frac{224}{aN{\;}_{A}}$．

点评 本题把物质结构和性质与有机化合物的性质融合成一体，考查学生对元素推理、原子轨道杂化类型、分子空间结构、氢键、等电子体原理、晶胞结构等知识的掌握和应用能力．本题基础性较强，难度较大，注意晶胞体积的计算方法．