南京工业大学某研究团队最近在《Nature Communications》刊文介绍了他们开发的一种新型催化剂——反钙钛矿基非贵金属催化剂，这种价廉的新型催化剂结合了钙钛矿结构的灵活性和过渡金属氮(碳)化合物的高导电性、优异电催化性等优点，理论上来说是一种很有发展潜力的析氧反应电催化剂。回答下列问题：

 (1)在周期表中，N、O、F是位于同周期且相邻的三种元素，第一电离能最大的元素和最小的元素组成一种只含极性键的化合物M，M分子的立体构型是___，中心原子的杂化类型是______。

(2)CN^-能与多种金属离子形成配合物。例如，工业冶炼金的原理：2[Au(CN)₂]^-＋Zn===2Au＋[Zn(CN)₄]^2-。1 mol [Zn(CN)₄]^2-含______mol σ键。

(3)钛酸钙的晶胞如图所示。钛酸钙的化学式为_____；1个钛离子与_____个氧离子等距离且最近，这些氧离子可构成正八面体，钛离子位于该正八面体的体心。已知钛酸钙的晶胞参数为a nm，则该正八面体的边长为_____pm。

(4)Fe和N可组成一种过渡金属氮化物，其晶胞如图所示。六棱柱底边边长为x cm，高为y cm，N_A为阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为_____g·cm^-3(列出计算式即可)。

答案

V形    sp³    8    CaTiO₃    6    500a        

【分析】

分子的空间构型和中心原子的杂化方式按价层电子对互斥理论回答，化学式按均摊法计算、过渡金属氮化物其晶胞密度也均摊法计算，体积求算：六棱柱的体积等于底面积×高，正六边形面积等于6×正三角形面积，正三角形的高为 x cm，每个正三角形的面积为x² cm²_。

【详解】

(1) 同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，氮N元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性较强，则第一电离能大小的顺序为F＞N＞O，第一电离能最大的F元素和最小的O元素组成一种只含极性键的化合物M的分子式为OF₂，OF₂分子中O原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，则O原子的杂化方式为sp³杂化，分子的空间构型为V形；

(2)1个CN^-内有碳碳叁键，含1个σ键和2个π键，[Zn(CN)₄]^2-有4个配位键是σ键，故1 mol [Zn(CN)₄]^2-含8mol σ键；

(3) 由晶胞结构可知，晶胞中钙离子的个数为1，钛离子的个数为8×=1，氧离子个数为12×=3，离子个数比为1:1:3，则钛酸钙的化学式为CaTiO₃；1个钛离子周围有6个氧离子与其等距离且最近，正八面体边长等于晶胞边长的 倍，1 nm＝10³ pm，则该正八面体的边长为a×10³ pm＝500a pm；

 (4)由晶胞结构可知，晶胞含有12× ＋2×＋3＝6个Fe原子，含有2个N原子，六棱柱的底面由6个正三角形构成，正三角形的高为x cm，每个正三角形的面积为x² cm²，晶胞的体积为cm³，则晶胞的密度为g/ cm³，故答案为：。