Question

5．卤族元素的单质和化合物很多，我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们．

（1）卤族元素位于元素周期表的p区；溴的价电子排布式为4s²4p⁵．
（2）测定液态氟化氢的相对分子质量，实验值大于20，原因是存在因氢键形成的缔合分子（HF）_n．
（3）请根据下表提供的第一电离能数据判断，最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是碘（写出名称）．

	氟	氯	溴	碘
第一电离能（kJ/mol）	1681	1251	1140	1008

（4）已知碘酸（HIO₃）和高碘酸（H₅IO₆）的结构分别如图1、2所示：
请比较二者酸性强弱：HIO₃＞H₅IO₆（填“＞”、“＜”或“=”），原因是碘酸中非羟基氧原子数多，其正电性更高，导致I-O-H中O的电子更向I偏移，越易电离出氢离子，酸性强于高碘酸
（5）BCl₃是一种非金属氯化物，其分子中B-Cl键的键角为120°，写出一种与BCl₃互为等电子体的离子CO₃^2-．
（6）如图3为碘晶体晶胞结构．有关说法中正确的是．
A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构
B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体
D．碘晶体中存在的相互作用有非极性键和范德华力
（7）已知CaF₂晶体（如图4）的密度为pg/cm³，N_A为阿伏伽德罗常数．
①阳离子的配位数为8．
②晶胞边长a=$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$cm（用含p、N_A的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）根据基态原子核外电子排布式中最后填入电子名称确定区域名称，溴是35号元素，最外层电子为其价电子，4s能级上排列2个电子，4p能级上排列5个电子；
（2）F的非金属性很强，HF分子之间能形成氢键；
（3）元素的第一电离能越大，元素失电子能力越弱，得电子能力越强，元素的第一电离能越小，元素失电子能力越强，得电子能力越弱，则越容易形成阳离子；
（4）根据含氧酸中，酸的元数取决于羟基氢的个数，含非羟基氧原子个数越多，酸性越强；
（5）根据价层电子对互斥理论来确定其杂化方式和分子的空间构型，然后判断键角；原子数、价电子数均相同的微粒互为等电子体；
（6）碘为分子晶体，晶胞中占据顶点和面心，据此分析；
（7）①利用均摊法确定每个晶胞中含有的钙离子、氟离子个数，然后确定配位数；
②根据ρ=$\frac{m}{V}$，V=a³计算．

解答 解：（1）卤族元素最后填入的电子为p电子，所以卤族元素位于元素周期表的p区；
溴是35号元素，最外层电子为其价电子，4s能级上排列2个电子，4p能级上排列5个电子，所以其价电子排布式为：4s²4p⁵，
故答案为：p；4s²4p⁵；
（2）F的非金属性很强，HF分子之间能形成氢键，存在因氢键形成的缔合分子（HF）_n，所以测定液态氟化氢的相对分子质量，实验值大于20；
故答案为：存在因氢键形成的缔合分子（HF）_n；
（3）卤族元素包含：F、Cl、Br、I、At元素，元素的第一电离能越大，元素失电子能力越弱，得电子能力越强，元素的第一电离能越小，元素失电子能力越强，得电子能力越弱，则越容易形成阳离子，从表中数据可知卤族元素中第一电离能最小的是I元素，则碘元素易失电子生成简单阳离子，
故答案为：碘；
（4）H₅IO₆（）中含有5个羟基氢，为五元酸，含非羟基氧原子1个，HIO₃为一元酸，含有1个羟基氢，含非羟基氧原子2个，碘酸中非羟基氧原子数多，其正电性更高，导致I-O-H中O的电子更向I偏移，越易电离出氢离子，酸性强于高碘酸，所以酸性：H₅IO₆＜HIO₃，
故答案为：＜；碘酸中非羟基氧原子数多，其正电性更高，导致I-O-H中O的电子更向I偏移，越易电离出氢离子，酸性强于高碘酸；
（5）BCl₃中心B原子的价层电子对数=3+$\frac{3-3×1}{2}$=3，所以杂化方式为sp²杂化，没有孤电子对，分子的空间构型为平面三角形，则键角为120°；BCl₃与CO₃^2-具有相同的电子数目和原子数目，属于等电子体；
故答案为：120°；CO₃^2-；
（6）A．碘分子的排列有2种不同的取向，在顶点和面心不同，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构，故A正确；
B．碘分子位于顶点和面心，用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘分子，即有8个碘原子，故B错误；
C．碘晶体为无限延伸的空间结构，构成微粒为分子，是分子晶体，故C错误；
D．碘晶体中的碘原子间存在I-I非极性键，且晶体中分子之间存在范德华力，故D正确，
故答案为：AD；
（7）①在CaF₂晶胞中每个Ca²⁺连接4个氟离子，但在下面一个晶胞中又连接4个氟离子，所以其配位数为8；
故答案为：8；
②晶胞中Ca²⁺数为$\frac{1}{2}$×6+$\frac{1}{8}$×8=4，F^-数为8，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{19×8+40×4}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$，则a=$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$cm；
故答案为：$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$．

点评 本题考查物质结构与性质，综合性强，涉及元素周期表、核外电子排布、分子结构与性质、电离能、晶体结构与性质、杂化轨道、等电子体、晶胞计算等，侧重对主干知识的考查，需要学生熟练掌握基础知识，题目难度中等．