Question

10．氟是非金屬性最強(qiáng)的元素．
（1）基態(tài)氟原子的價(jià)電子排布式為2s²2p⁵，該排布式中最高能級(jí)電子云有3個(gè)相互垂直的取向．
（2）氟和氧可以形成多種氟化物，如O₃F₂的結(jié)構(gòu)式為，其中氧原子采用的軌道雜化方式是sp³，又如O₂F₂是一種強(qiáng)氧化劑，運(yùn)用VSEPR模型判斷O₂F₂極性（填“極性”或“非極性”）分子．
（3）1951年，化學(xué)家首次合成了FClO₃氣體，該氣體分子的立體構(gòu)型是（氯原子為中心原子）四面體．
（4）冰晶石（Na₃AlF₆）主要用作電解Al₂O₃生產(chǎn)鋁的助熔劑，其晶體不導(dǎo)電，但熔融時(shí)能導(dǎo)電．在冰晶石（Na₃AlF₆）晶體中存在ac（填序號(hào)）
a．離子鍵　　　　b．極性鍵     c．配位鍵　　d．范德華力
（5）80℃以下，測(cè)量氟化氫氣體密度后計(jì)算其相對(duì)分子質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)值明顯大于理論值，原因是常壓時(shí)，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子．
（6）NaCl的晶胞如圖所示，若將NaCl晶胞中的所有氯離子去掉，并將鈉離子全部換為鈣離子，再在其中的8個(gè)“小立方體”中心各放置一個(gè)氟離子，即變化為氟化鈣晶體．若“大立方體”的邊長(zhǎng)為a pm，N_A表示阿伏加德羅常數(shù)，則該晶體的密度是$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g/cm³；8個(gè)“小立方體”中心的氟離子組成的圖形體積是$\frac{1}{8}$a³×10^-30 cm³．

Answer 1

分析 （1）F原子核外有9個(gè)電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，最外層電子為價(jià)電子，最高能級(jí)為2p能級(jí)；
（2）氧原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4；
（3）Cl原子形成4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為四面體構(gòu)型；
（4）冰晶石（Na₃AlF₆）晶體不導(dǎo)電，但熔融時(shí)能導(dǎo)電，說(shuō)明屬于離子化合物，由Na⁺、[AlF₆]^3-構(gòu)成，[AlF₆]^3-中含有配位鍵；
（5）HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子；
（6）NaCl晶體的晶胞中的所有Cl^-離子去掉，并將Na⁺離子全部換為Ca²⁺離子，再在其中的8個(gè)“小 立方體”中心各放置一個(gè)F^-離子，氟化鈣晶胞中有8個(gè)F^-離子，Ca²⁺離子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g，若“大立方體”的邊長(zhǎng)為a pm，則晶胞體積為（a×10^-10 cm）³，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算晶體密度；
8個(gè)“小立方體”中心的氟離子組成立方體，該立方體的棱長(zhǎng)為$\frac{1}{2}$a pm．

解答 解：（1）F原子核外有9個(gè)電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，最外層電子為價(jià)電子，價(jià)電子排布式為2s²2p⁵，其最高能級(jí)為2p能級(jí)，電子云形狀是啞鈴形，該能級(jí)電子云在坐標(biāo)里有3個(gè)相互垂直的取向，
故答案為：2s²2p⁵；3；
（2）氧原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4，氧原子采取sp³雜化；O原子的VSEPR模型為四面體，有2對(duì)孤電子對(duì)，氧原子與之連接的原子為V形結(jié)構(gòu)，不是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，屬于極性分子，
故答案為：sp³；極性；
（3）Cl原子形成4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為四面體構(gòu)型，故答案為：四面體；
（4）冰晶石（Na₃AlF₆）晶體不導(dǎo)電，但熔融時(shí)能導(dǎo)電，說(shuō)明屬于離子化合物，由Na⁺、[AlF₆]^3-構(gòu)成，[AlF₆]^3-中含有配位鍵，
故選：ac；
（5）常壓時(shí)，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子，故HF相對(duì)分子質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)值明顯大于理論值，
故答案為：常壓時(shí)，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子；
（6）NaCl晶體的晶胞中的所有Cl^-離子去掉，并將Na⁺離子全部換為Ca²⁺離子，再在其中的8個(gè)“小 立方體”中心各放置一個(gè)F^-離子，氟化鈣晶胞中有8個(gè)F^-離子，Ca²⁺離子數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，則晶胞質(zhì)量為$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g，若“大立方體”的邊長(zhǎng)為a pm，則晶胞體積為（a×10^-10 cm）³，故晶體密度=$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g/cm³；
8個(gè)“小立方體”中心的氟離子組成立方體，該立方體的棱長(zhǎng)為$\frac{1}{2}$a pm，則8個(gè)“小立方體”中心的氟離子組成的圖形體積是（$\frac{1}{2}$a×10^-10 cm）³=$\frac{1}{8}$a³×10^-30cm³，
故答案為：$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$；$\frac{1}{8}$a³×10^-30 ．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及核外電子排布、核外電子運(yùn)動(dòng)、雜化方式判斷、分子極性、空間構(gòu)型、化學(xué)鍵、氫鍵、晶胞計(jì)算等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．