Question

16．氧元素與多種元素具有親和力，所形成化合物的種類很多．
（1）氮、氧、氟元素的第一電離能從大到小的順序?yàn)镕＞N＞O．氧元素與氟元素能形成OF₂分子，該分子的空間構(gòu)型為V形．
（2）根據(jù)等電子體原理，在NO₂⁺中氮原子軌道雜化類型是sp；1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為2N_A個(gè)．
（3）氧元素和過(guò)渡元素可形成多種價(jià)態(tài)的金屬氧化物，如和鉻可生成Cr₂O₃、CrO₃、CrO₅等．Cr基態(tài)核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹．
（4）下列物質(zhì)的分子與O₃分子的結(jié)構(gòu)最相似的是C．
A．H₂O  B．CO₂ C．SO₂  D．BeCl₂
（5）O₃分子是否為極性分子？是．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定該分子的空間構(gòu)型；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定N原子軌道雜化類型；原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子數(shù)相等的微粒為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似，O₂²⁺和N₂分子為等電子體，其結(jié)構(gòu)和N₂結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)氮?dú)夥肿咏Y(jié)構(gòu)計(jì)算1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目；
（3）Cr元素的原子序數(shù)是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，Cr³⁺核外電子數(shù)是21，根據(jù)構(gòu)造原理書(shū)寫(xiě)其基態(tài)核外電子排布式；
（4）根據(jù)分子中中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷分子的空間構(gòu)型；
（5）分子中正負(fù)電荷中心不重合，這樣的分子為極性分子；分子中正負(fù)電荷的重心重合，則為非極性分子．

解答 解：A．（1）同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第VA族元素第一電離能大于相鄰元素，所以這三種元素第一電離能大小順序是：F＞N＞O；
OF₂分子中O原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+$\frac{1}{2}$=4，且含有2個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為V形，
故答案為：F＞N＞O；V形；
（2）NO₂⁺離子中氮原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（5-1-2×2）=2，所以為sp雜化；
O₂²⁺和N₂分子為等電子體，其結(jié)構(gòu)和N₂結(jié)構(gòu)相似，一個(gè)氮?dú)夥肿又泻��?個(gè)π鍵，所以一個(gè)O₂²⁺中含有兩個(gè)π鍵，則1mol O₂²⁺中含有的π鍵數(shù)目為2N_A；
故答案為：sp；2N_A；
（3）Cr元素的原子序數(shù)是24號(hào)元素，其原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；
（4）O₃分子的結(jié)構(gòu)如圖，在臭氧O₃中，中心的氧原子以sp²雜化，與兩旁的配位氧原子鍵合生成兩個(gè)σ鍵，使O₃分子呈V形；
A．H₂O中含有2對(duì)σ鍵，2對(duì)孤電子對(duì)，O原子sp³雜化，空間結(jié)構(gòu)為V形，故A錯(cuò)誤；
B．CO₂為含有4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線形，故B錯(cuò)誤；
C．SO₂分子呈“V”字形結(jié)構(gòu)，其成鍵方式與O₃類似，S原子sp²雜化，S原子和兩側(cè)的氧原子除以σ鍵結(jié)合以外，還形成一個(gè)三中心四電子的大π鍵，故C正確；
D．BeCl₂含有2個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線形，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C；
（5）O₃中的中心O原子為sp²雜化，理想模型為平面三角形，分子構(gòu)型為V型，而且O₃形成的是三中心四電子大π鍵，空間構(gòu)型不對(duì)稱．正負(fù)電荷重心不重合，所以是極性分子，
故答案為：是．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)，涉及雜化軌道理論、空間構(gòu)型的判斷、核外電子排布等知識(shí)點(diǎn)，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，注意雜化理論的熟練應(yīng)用，題目難度中等．