Question

12．氧元素與多種元素具有親和力，所形成化合物的種類僅次于碳元素．
（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形．
（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，1mol NO₂⁺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(tài)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．

Answer 1

分析 （1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；OF₂分子中O原子價層電子對個數是4且含有2個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷該分子空間構型；　
（2）NO₂⁺離子中N原子價層電子對個數=2+$\frac{5-1-2×2}{2}$=2，根據價層電子對互斥理論判斷N原子雜化方式；該離子和二氧化碳是等電子體，結構相似，則每個NO₂⁺離子中含有2個π鍵；
（3）Cr是24號元素，其原子核外有24個電子，Cr原子失去3個電子生成Cr³⁺，根據構造原理書寫該離子核外電子排布式；
（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，從而確定其化學式．

解答 解：（1）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數增大而呈增大趨勢，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，所以第一電離能大小順序是F＞N＞O；OF₂分子中O原子價層電子對個數是4且含有2個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷該分子空間構型為V形，
故答案為：F＞N＞O；V；　
（2）NO₂⁺離子中N原子價層電子對個數=2+$\frac{5-1-2×2}{2}$=2，根據價層電子對互斥理論判斷N原子雜化方式為sp；該離子和二氧化碳是等電子體，結構相似，則每個NO₂⁺離子中含有2個π鍵，所以1mol NO₂⁺所含π鍵的數目為2N_A，
故答案為：sp；2N_A；
（3）Cr是24號元素，其原子核外有24個電子，Cr原子失去3個電子生成Cr³⁺，根據構造原理書寫該離子核外電子排布式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×$\frac{1}{4}$+1=4，鈣離子占據頂點和面心，個數為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，個數比為1：1，則化學式為CaO₂，
故答案為：CaO₂．

點評 本題考查物質結構與性質，涉及電離能、核外電子排布、雜化理論、分子構型判斷、晶胞計算等，側重考查學生分析、判斷及計算能力，注意第一電離能規(guī)律中的反�，F象，題目難度不大．