Question

【题目】自然界中氟多以化合态形式存在，主要有萤石(CaF2)、冰晶石(Na3AlF6)等

(1)基态氟原子中，有_______种能量不同的电子。

(2)萤石(CaF2)难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是_________________（用离子方程式表示）。（已知AlF63-在溶液中可稳定存在）

(3)BF3与一定量的水形成(H2O)2BF3晶体Q，晶体Q在一定条件下可转化为R：

①晶体R中含有的化学键包括_________（填标号）。

A．离子键 B．配位键 C．共价键 D．氢键

②R中阳离子的空间构型为_________，阴离子中心原子的杂化方式为_________。

(4)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，如ClF3、BrF3等。ClF3的熔沸点比BrF3的低，原因是___________________________________。

(5)Na3AlF6晶胞结构如图所示：

①位于大立方体体心▽代表________（填离子符号）；

②AlF63-做面心立方最密堆积形成正四面体和正八面体两种空隙，正四面体空隙数和AlF63-数之比为_______，其中_________%正八面体空隙被Na+填充；

③晶胞边长为x nm，则相距最近的两个Na+之间距离为_____ nm；设Na3AlF6的相对分子质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该晶体密度的计算表达式为________g/cm3。

Answer 1

【答案】3 3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63- ABC 三角锥形 sp3 ClF3相对分子质量较小，分子间范德华力较弱，故熔沸点较低 Na+ 8：4或2：1 100

【解析】

(1)根据F原子的核外电子排布式判断电子的种类数目；

(2) F-与Al3+能形成很难电离的配离子AlF63-；

(3)①非金属元素原子之间易形成共价键，含有空轨道的原子和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，分子之间存在范德华力，水分子中的O原子和其它分子中连在N、O、F上的H原子易形成氢键；②根据价层电子对互斥理论确定H3O+空间构型、阴离子中中心原子杂化方式；

(4)结构相似的物质，相对分子质量越大，分子晶体的熔沸点越高；

(5)①利用均摊法确定化学式，可确定晶胞中心的微粒是哪种微粒；

②根据晶体结构确定含有的正四面体数目，结合含有的AlF63-的数目确定二者比例关系；根据Na+在晶胞中位置确定Na+填充的百分比；

③晶胞边长为xnm，相距最近的两个Na+在晶胞体对角线的处；利用一个晶胞中含有的Na3AlF6的数目，结合计算晶胞的密度。

(1)F是9号元素，核外电子排布式是1s22s22p5，可知其核外有3种不同能量的电子；

(2)萤石(CaF2)难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是在溶液中F-与Al3+能形成很难电离的配离子AlF63-，使CaF2的溶解平衡正向移动，最终完全溶解，反应的离子方程式为：3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63-；

(3)①晶体R是离子晶体，含有离子键；B与F及水分子内的H与O等非金属元素原子之间易形成共价键，B原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，所以B原子和O原子之间存在配位键，分子之间存在范德华力，水分子中的O原子和其它分子中的连在N、O、F上的H原子易形成氢键，但是氢键不属于化学键，属于含有的化学键类型有离子键、共价键、配位键，故合理选项是ABC；

②H3O+中O原子价层电子对个数=3+=4，且O原子上含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构；阴离子中中心原子B原子含有4个σ键且不含孤电子对，所以B原子采用sp3杂化方式；

(4)由于结构相似的物质，相对分子质量越大，分子晶体的熔沸点越高，ClF3、BrF3结构相似，ClF3的相对分子质量比BrF3的小，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低；

(1)①在已经确定位置的微粒结构中含AlF63-的个数是：，含有Na+数目为=11，由于Na3AlF6晶胞中Na+与AlF63-的个数比为3：1，所以在晶胞中心含有的微粒是Na+；

②由晶胞结构可知：在该晶体中含有的AlF63-作面心立方最密堆积，形成的正四面体数目是8个，由于在一个晶胞中含有4个AlF63-，所以二者的比是8：4=2：1；Na+位于6个面心AlF63-形成的正八面体中心，所以100%正八面体空隙被Na+填充；

③晶胞边长为xnm，在该晶体中两个最近的Na+位置在晶胞立方体对角线的处；由于晶胞边长为xnm，所以立方体对角线为nm，则相距最近的两个Na+之间距离为nm；根据①的计算可知：在一个晶胞中含有4个Na3AlF6，则该晶胞的密度=g/cm3。