Question

19．氟的單質(zhì)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛．回答下列問(wèn)題：
（1）基態(tài)氟原子的外圍電子排布式為2s²2p⁵，元素周期表中氟元素所在的區(qū)為p．
（2）電解NaHF₂（氟化氫鈉）可制氟氣．NaHF₂中所含作用力的類(lèi)型有離子鍵、共價(jià)鍵、氫鍵，與HF₂^-互為等電子體的分子是CO₂（或Na₂O）（任寫(xiě)一種）．
（3）OF₂是一種氧化性極強(qiáng)的氣體，其中氧原子的雜化軌道類(lèi)型是sp³．
（4）部分氟化物的熔點(diǎn)和莫氏硬度的數(shù)據(jù)如表：

化合物	NaF	MgF2	SiF4
熔點(diǎn)/K	1266	1534	183
莫氏硬度	3.2	6.0	無(wú)

①NaF的熔點(diǎn)高于SiF₄的原因是NaF為離子晶體，SiF₄為分子晶體，由于離子鍵比分子間作用力強(qiáng)得多，故NaF的熔點(diǎn)高于SiF₄
②MgF₂的莫氏硬度大于NaF的原因是MgF₂和NaF都是離子晶體，它們的陰離子都是F^-，而Mg²⁺的半徑比Na⁺小，Mg²⁺所帶電荷數(shù)比Na⁺多，則MgF₂晶格能大于NaF，故MgF₂的莫氏硬度大于NaF
（5）氟化鈣的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，晶胞參數(shù)a=0.555nm．
①Ca²⁺、F^-的配位數(shù)分別為8、4．
②列式計(jì)算氟化鈣晶體的密度：ρ=$\frac{4×78}{{N}_{A}•（5.55×1{0}^{-6}）^{3}}$（不必計(jì)算出結(jié)果，用N_A表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值）g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）氟原子最外層為L(zhǎng)層，含有7個(gè)電子，據(jù)此寫(xiě)出外圍電子排布式，并結(jié)合電子排布式判斷氟元素所在的區(qū)；
（2）NaHF₂中含有離子鍵、共價(jià)鍵，F(xiàn)的電負(fù)性較強(qiáng)，還存在氫鍵；
（3）根據(jù)O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷雜化類(lèi)型；
（4）①根據(jù)晶體類(lèi)型不同，以及同種晶體類(lèi)型影響微粒之間作用力的因素分析表中氟化物熔點(diǎn)差異的原因；
②結(jié)合晶格能判斷兩者莫氏硬度差異的原因；
（5）①根據(jù)圖示的晶胞結(jié)構(gòu)判斷鈣離子、氟離子的配位數(shù)；
②該晶胞為立方體結(jié)構(gòu)，根據(jù)棱長(zhǎng)計(jì)算出該晶胞體積，再結(jié)合ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算出氟化鈣晶體的密度．

解答 解：（1）基態(tài)氟原子的外圍含有7個(gè)電子，其外圍電子排布式為：2s²2p⁵，在元素周期表中屬于p區(qū)；
故答案為：2s²2p⁵；p；
（2）NaHF₂為離子化合物，存在離子鍵，H-F鍵為共價(jià)鍵，F(xiàn)的電負(fù)性較強(qiáng)，還存在氫鍵，
故答案為：離子鍵、共價(jià)鍵、氫鍵；CO₂（或Na₂O）；
（3）OF₂分子中氧原子為2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，屬于sp³雜化；
故答案為：sp³；
（4）①NaF為離子晶體，SiF₄為分子晶體，分子晶體的熔點(diǎn)比離子晶體低，故SiF₄的熔點(diǎn)低；故答案為：NaF為離子晶體，SiF₄為分子晶體，由于離子鍵比分子間作用力強(qiáng)得多，故NaF的熔點(diǎn)高于SiF₄；
②MgF₂和NaF都是離子晶體，它們的陰離子都是F^-，而Mg²⁺的半徑比Na⁺小，Mg²⁺所帶電荷數(shù)比Na⁺多，則MgF₂晶格能大于NaF，故MgF₂的莫氏硬度大于NaF；故答案為：MgF₂和NaF都是離子晶體，它們的陰離子都是F^-，而Mg²⁺的半徑比Na⁺小，Mg²⁺所帶電荷數(shù)比Na⁺多，則MgF₂晶格能大于NaF，故MgF₂的莫氏硬度大于NaF；
（5）①在CaF₂晶胞中每個(gè)Ca²⁺連接4個(gè)氟離子，但在下面一個(gè)晶胞中又連接4個(gè)氟離子，所以其配位數(shù)為8；在CaF₂晶胞中每個(gè)F^-連接4個(gè)鈣離子，所以其配位數(shù)為4，
故答案為：8；4；
②該晶胞中含有鈣離子個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟離子在該晶胞的內(nèi)部，所以氟離子個(gè)數(shù)是8，該晶胞中含有4個(gè)CaF₂，該晶胞的體積為：V=（5.55×10^-6）³cm³，該晶胞的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×78}{{N}_{A}•（5.55×1{0}^{-6}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案為：$\frac{4×78}{{N}_{A}•（5.55×1{0}^{-6}）^{3}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了晶胞計(jì)算，題目難度中等，涉及原子核外電子排布、原子軌道雜化方式及雜質(zhì)類(lèi)型、晶胞結(jié)構(gòu)及計(jì)算等知識(shí)，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力，注意掌握晶胞的結(jié)構(gòu)及計(jì)算方法，明確原子核外電子排布規(guī)律及原子軌道雜化類(lèi)型的判斷方法．