南京工業大學某研究團隊最近在《NatureCommunications》刊文介紹了他們開發的一種新型催化劑——...

問題詳情：

南京工業大學某研究團隊最近在《Nature Communications》刊文介紹了他們開發的一種新型催化劑——反鈣鈦礦基非貴金屬催化劑，這種價廉的新型催化劑結合了鈣鈦礦結構的靈活*和過渡金屬氮(碳)化合物的高導電*、優異電催化*等優點，理論上來說是一種很有發展潛力的析氧反應電催化劑。回答下列問題：

(1)在週期表中，N、O、F是位於同週期且相鄰的三種元素，第一電離能最大的元素和最小的元素組成一種只含極*鍵的化合物M，M分子的立體構型是___，中心原子的雜化類型是______。

(2)CN-能與多種金屬離子形成配合物。例如，工業冶鍊金的原理：2[Au(CN)2]-＋Zn===2Au＋[Zn(CN)4]2-。1 mol [Zn(CN)4]2-含______mol σ鍵。

(3)鈦*鈣的晶胞如圖所示。鈦*鈣的化學式爲_____；1個鈦離子與_____個氧離子等距離且最近，這些氧離子可構成正八面體，鈦離子位於該正八面體的體心。已知鈦*鈣的晶胞參數爲a nm，則該正八面體的邊長爲_____pm。

(4)Fe和N可組成一種過渡金屬氮化物，其晶胞如圖所示。六棱柱底邊邊長爲x cm，高爲y cm，NA爲阿伏加德羅常數的值，則晶胞的密度爲_____g·cm-3(列出計算式即可)。

【回答】

V形 sp3 8 CaTiO3 6 500a

【分析】

分子的空間構型和中心原子的雜化方式按價層電子對互斥理論回答，化學式按均攤法計算、過渡金屬氮化物其晶胞密度也均攤法計算，體積求算：六棱柱的體積等於底面積×高，正六邊形面積等於6×正三角形面積，正三角形的高爲 x cm，每個正三角形的面積爲x2 cm2。

【詳解】

(1) 同一週期元素的第一電離能隨着原子序數增大而增大，氮N元素的2p軌道電子處於半充滿狀態，穩定*較強，則第一電離能大小的順序爲F＞N＞O，第一電離能最大的F元素和最小的O元素組成一種只含極*鍵的化合物M的分子式爲OF2，OF2分子中O原子的價層電子對數爲4，孤對電子對數爲2，則O原子的雜化方式爲sp3雜化，分子的空間構型爲V形；

(2)1個CN-內有碳碳叄鍵，含1個σ鍵和2個π鍵，[Zn(CN)4]2-有4個配位鍵是σ鍵，故1 mol [Zn(CN)4]2-含8mol σ鍵；

(3) 由晶胞結構可知，晶胞中鈣離子的個數爲1，鈦離子的個數爲8×=1，氧離子個數爲12×=3，離子個數比爲1:1:3，則鈦*鈣的化學式爲CaTiO3；1個鈦離子周圍有6個氧離子與其等距離且最近，正八面體邊長等於晶胞邊長的倍，1 nm＝103 pm，則該正八面體的邊長爲a×103 pm＝500a pm；