Question

（2012?唐山三模）【化学--物质结构与性质】
氧气素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的类仅次于碳元素．
（1）氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为

F＞N＞O

，氧元素与氟元素能形成OF₂分子，该分子的空间构型为

V型

．
（2）根据等电子原理，判断NO₂⁺离子中，氮原子轨道的杂化类型为

sp

，1molNO₂⁺所含π键的数目为

2N_A

．
（3）氧元素与过渡元素可以形成多种价态的金属氧化物．如铬可生成Cr₂O₃、CrO₃、CrO₅等，试写出Cr³⁺核外电子排布式

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³

．
（4）钙在氧气中燃烧时得到一种钙的氧化物晶体，其结构如图所示．
由此可判断该钙的氧化物的化学式为

CaO₂

．
已知晶胞边长为a cm，则该氧化物的密度是

4×72

a3×NA

 g?cm^-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数为N_A）．

Answer 1

分析：（1）同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势，但氮元素2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，第一电离能共用同周期相邻元素；计算氧原子价层电子对数与孤电子对确定OF₂分子空间构型；
（2）NO₂⁺离子与CO₂为等电子体，二者具有相同的结构；
（3）Cr原子核外有24个电子，失去4s能级1电子、3d能级的2个电子形成Cr³⁺；
（4）黑色球为Ca、白色球为O，根据均摊法计算晶胞中钙离子与O₂^2-的数目；根据其摩尔质量计算晶胞质量，根据ρ=

m

V

计算密度．

解答：解：（1）同周期自左而右元素第一电离能呈增大趋势，但氮元素2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能共用同周期相邻元素，故第一电离能，F＞N＞O；氧原子价层电子对数=2+

6-1×2

2

=4、含有2对孤对电子，故OF₂分子为V型，
故答案为：F＞N＞O；V型；
（2）CO₂中C原子与氧原子之间形成C=O是，成2个σ键、不含孤对电子，碳原子采取sp杂化，NO₂⁺离子与CO₂为等电子体，具有相同的结构，故N原子也采取sp杂化，N原子与氧原子之间也形成N=O双键，故1molNO₂⁺所含π键的数目为2N_A，
故答案为：sp；2N_A；
（3）Cr原子核外有24个电子，核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，失去4s能级1电子、3d能级的2个电子形成Cr³⁺，故Cr³⁺核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³；
（4）由晶体的晶胞结构图可知，O₂^2-占据棱点和体心，个数为12×

1

4

+1=4，钙离子占据顶点和面心，个数为8×

1

8

+6×

1

2

=4，个数比为1：1，则化学式为CaO₂；晶胞质量为

4×72

NA

g，晶胞体积为a³ cm³，故晶胞密度=

4×72 NA  g

a3 cm3

=

4×72

a3×NA

g/cm³，
故答案为：CaO₂；

4×72

a3×NA

．

点评：本题池物质结构与性质综合题目，涉及电离能、核外电子排布、杂化理论与分子结构、晶胞计算等，难度中等，注意同周期中元素原子处于全满、半满稳定状态时，其第一电离能有较高异常现象．