题目内容

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).
第一电离能(kJ/mol)1681125111401008
(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CO32-
(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,NA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、NA的代数式表示)

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CO32-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°;CO32-
(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.

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