Question

20．氮元素、氧元素是空氣組成的主要元素，可以形成多種化合物．回答以下問題：
（1）基態(tài)氮原子的價電子排布式是2s²2p³，氧元素基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)為2個．
（2）C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是N＞O＞C．
（3）肼（N₂H₄）分子可視為NH₃分子中的一個氫原子被-NH₂（氨基）取代形成的另一種氮的氫化物．NH₃分子的空間構型是三角錐形；N₂H₄分子中氮原子軌道的雜化類型是sp³；肼能與硫酸反應生成N₂H₆SO₄．N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，則N₂H₆SO₄的晶體內不存在d（填標號）
a．離子鍵     b．共價鍵     c．配位鍵    d．范德華力
（4）H₂O分子內的O-H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為O-H鍵、氫鍵、范德華力．
（5）H⁺可與H₂O形成H₃O⁺，H₃O⁺中O原子采用sp³雜化．H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大，原因為H₂O中O原子有2對孤對電子，H₃O⁺只有1對孤對電子，排斥力較小．
（6）CaO與NaCl的晶胞同為面心立方結構，已知CaO晶體密度為ag/cm³．N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，則CaO晶胞體積為$\frac{224}{{a{N_A}}}$cm³．

Answer 1

分析 （1）N原子最外層電子數(shù)是5個電子，2個電子位于2s能級、3個電子位于2p能級；O元素基態(tài)原子核外有兩個未成對電子；
（2）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素；
（3）氨氣分子中N原子價層電子對個數(shù)是4且含有一個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷空間構型；肼分子中每個N原子價層電子對個數(shù)是4，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷N原子雜化方式；
N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，則N₂H₆SO₄的晶體內離子鍵、配位鍵和共價鍵；
（4）氫鍵鍵能介于化學鍵和分子間作用力之間；
（5）水合氫離子中O原子價層電子對個數(shù)是4，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷O原子雜化類型；孤電子對間的排斥力大于孤電子對和共用電子對之間的排斥力；
（6）CaO是面心立方晶胞，其結構和NaCl相似，則該晶胞中鈣離子、氧離子個數(shù)都是4，晶胞體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$．

解答 解：（1）N原子最外層電子數(shù)是5個電子，2個電子位于2s能級、3個電子位于2p能級，所以其價電子排布式為2s²2p³；O元素基態(tài)原子核外有兩個未成對電子，
故答案為：2s²2p³；2；
（2）同一周期元素，元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一電離能大于其相鄰元素，N元素位于第VA族，所以這三種元素第一電離能大小順序是N＞O＞C，故答案為：N＞O＞C；   
（3）氨氣分子中N原子價層電子對個數(shù)是4且含有一個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論知空間構型為三角錐形；肼分子中每個N原子價層電子對個數(shù)是4，根據(jù)價層電子對互斥理論知N原子雜化方式為sp³，
N₂H₆SO₄晶體類型與硫酸銨相同，則N₂H₆SO₄的晶體內離子鍵、配位鍵和共價鍵，不存在范德華力，
故答案為：三角錐形；sp³；d；
（4）氫鍵鍵能介于化學鍵和分子間作用力之間，化學鍵鍵能最大，所以H₂O分子內的O-H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為O-H鍵、氫鍵、范德華力，
故答案為：O-H鍵、氫鍵、范德華力；
（5）水合氫離子中O原子價層電子對個數(shù)是4，根據(jù)價層電子對互斥理論知O原子雜化類型為sp³；孤電子對間的排斥力大于孤電子對和共用電子對之間的排斥力，H₂O中O原子有2對孤對電子，H₃O⁺只有1對孤對電子，排斥力較小，所以H₃O⁺中H-O-H鍵角比H₂O中H-O-H鍵角大，
故答案為：sp³；H₂O中O原子有2對孤對電子，H₃O⁺只有1對孤對電子，排斥力較小；
（6）CaO是面心立方晶胞，其結構和NaCl相似，則該晶胞中鈣離子、氧離子個數(shù)都是4，晶胞體積=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{ρ}$=$\frac{\frac{56}{{N}_{A}}×4}{a}$cm³=$\frac{224}{{a{N_A}}}$cm³，
故答案為：$\frac{224}{{a{N_A}}}$．

點評 本題考查物質結構和性質，為高頻考點，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、微粒空間構型判斷、氫鍵等知識點，利用價層電子對互斥理論、構造原理等知識解答即可，難點是晶胞計算，注意氫鍵不是化學鍵，為分子間作用力．