Question

16．氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多．
（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形．
（2）根据等电子体原理，在NO₂⁺中氮原子轨道杂化类型是sp；1mol O₂²⁺中含有的π键数目为2N_A个．
（3）氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如和铬可生成Cr₂O₃、CrO₃、CrO₅等．Cr基态核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（4）下列物质的分子与O₃分子的结构最相似的是C．
A．H₂O  B．CO₂ C．SO₂  D．BeCl₂
（5）O₃分子是否为极性分子？是．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素；根据价层电子对互斥理论确定该分子的空间构型；
（2）根据价层电子对互斥理论确定N原子轨道杂化类型；原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体，等电子体结构相似，O₂²⁺和N₂分子为等电子体，其结构和N₂结构相似，根据氮气分子结构计算1mol O₂²⁺中含有的π键数目；
（3）Cr元素的原子序数是24号元素，其原子核外有24个电子，Cr³⁺核外电子数是21，根据构造原理书写其基态核外电子排布式；
（4）根据分子中中心原子的价层电子对数判断分子的空间构型；
（5）分子中正负电荷中心不重合，这样的分子为极性分子；分子中正负电荷的重心重合，则为非极性分子．

解答 解：A．（1）同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以这三种元素第一电离能大小顺序是：F＞N＞O；
OF₂分子中O原子价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$=4，且含有2个孤电子对，所以其空间构型为V形，
故答案为：F＞N＞O；V形；
（2）NO₂⁺离子中氮原子价层电子对个数=2+$\frac{1}{2}$（5-1-2×2）=2，所以为sp杂化；
O₂²⁺和N₂分子为等电子体，其结构和N₂结构相似，一个氮气分子中含有2个π键，所以一个O₂²⁺中含有两个π键，则1mol O₂²⁺中含有的π键数目为2N_A；
故答案为：sp；2N_A；
（3）Cr元素的原子序数是24号元素，其原子核外有24个电子，根据构造原理其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（4）O₃分子的结构如图，在臭氧O₃中，中心的氧原子以sp²杂化，与两旁的配位氧原子键合生成两个σ键，使O₃分子呈V形；
A．H₂O中含有2对σ键，2对孤电子对，O原子sp³杂化，空间结构为V形，故A错误；
B．CO₂为含有4个σ键，没有孤电子对，为sp杂化，空间结构为直线形，故B错误；
C．SO₂分子呈“V”字形结构，其成键方式与O₃类似，S原子sp²杂化，S原子和两侧的氧原子除以σ键结合以外，还形成一个三中心四电子的大π键，故C正确；
D．BeCl₂含有2个σ键，没有孤电子对，为sp杂化，空间结构为直线形，故D错误；
故答案为：C；
（5）O₃中的中心O原子为sp²杂化，理想模型为平面三角形，分子构型为V型，而且O₃形成的是三中心四电子大π键，空间构型不对称．正负电荷重心不重合，所以是极性分子，
故答案为：是．

点评 本题考查了物质结构，涉及杂化轨道理论、空间构型的判断、核外电子排布等知识点，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，注意杂化理论的熟练应用，题目难度中等．