Question

15．卤族元素指周期系ⅦA族元素．包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At），简称卤素．它们在自然界都以典型的盐类存在，是成盐元素．
（1）请绘制碘原子的外围电子排布图．
（2）下列图1曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是a．

（3）利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，图2为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为2，该功能陶瓷的化学式为BN．
（4）BCl₃和NCl₃其中心原子的杂化方式分别为sp²和sp³．第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有3种．ClO₃^-、ClO₄^-中Cl都是以sp³杂化轨道与O原子成键的，其微粒的立体结构分别为三角锥形、正四面体形．
（5）已知氯化铝的熔点为190℃（2.02×10⁵Pa），但它在180℃和常压下即开始升华，则氯化铝是分子晶体（填“离子”或“分子”）．设计一个更可靠的实验，证明氯化铝是离子晶体还是分子晶体，你的实验是在加压条件下加热至熔融，测其导电性，若导电，则是离子晶体，若不导电，则为分子晶体．
（6）图3给出了一些卤化钾晶体的离子间距、晶格能、熔点等数据．请根据图中的数据说明这些卤化钾晶体的离子间距、熔点与晶格能之间的关系晶格能的大小与阴、阳离子间的距离成反比，晶格能愈大，晶体的熔点愈高．

Answer 1

分析 （1）碘位于第五周期，最外层电子数为7；
（2）a．卤族元素元素非金属性越强其电负性越大；
b．F元素没有正化合价；
c．卤族元素氢化物沸点随着原子序数增大而增大，但含有氢键的卤化氢沸点最高；
d．卤族元素单质的熔点随着原子序数增大而增大；
（3）利用均摊法计算原子个数，两种元素原子个数最简比确定化学式；
（4）根据价层电子对互斥理论确定原子杂化方式，同一周期元素中，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素；
（5）由信息可知氯化铝的熔沸点低，由分子构成，共价化合物熔化状态下不导电；
（6）由图可知，KCl、KBr、KI的离子间距逐渐增大、晶格能和熔点在逐渐减小．

解答 解：（1）碘位于第五周期，最外层电子数为7，则碘原子的外围电子排布图，故答案为：；
（2）a．卤族元素元素非金属性越强其电负性越大，卤族元素非金属性随着原子序数增大而增大，所以电负性随着原子序数增大而增大，故正确；
b．F元素没有正化合价，其它卤族元素最高正价为+7价，故错误；
c．卤族元素氢化物沸点随着原子序数增大而增大，但含有氢键的卤化氢沸点最高，HF中存在氢键，所以沸点最高，故错误；
d．卤族元素单质的熔点随着原子序数增大而增大，故错误；
故答案为：a；
（3）根据原子半径大小知，B原子半径大于N原子，所以大球表示B原子，利用均摊法得B原子个数=1+8×$\frac{1}{8}$=2，N原子个数=1+4×$\frac{1}{4}$=2，B原子和N原子个数之比为2：2=1：1，所以其化学式为BN，故答案为：2；BN；
（4）BCl₃分子中B原子价层电子对个数=3+$\frac{1}{2}$×（3-3×1）=3且不含孤电子对，所以B原子采用sp²杂化；NCl₃中中心原子价层电子对个数3+$\frac{1}{2}$×（5-3×1）=4且含有一个孤电子对，所以N原子的杂化方式为sp³；
同一周期元素中，元素第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素；
ClO₃^-、ClO₄^-中Cl都是以sp³杂化轨道与O原子成键的，ClO₃^-中3+$\frac{1}{2}$×（7+1-3×2）=4（含1对孤对电子），ClO₄^-中4+$\frac{1}{2}$×（7+1-2×4）=4（不含孤对电子），其微粒的立体结构分别为三角锥形、正四面体形，
故答案为：sp²；sp³；3；三角锥形；正四面体形；
（5）由氯化铝的熔点为190℃（2.02×10⁵Pa），但它在180℃和常压下即开始升华，则氯化铝是分子晶体．设计一个更可靠的实验，证明氯化铝是离子晶体还是分子晶体，实验方法为在加压条件下加热至熔融，测其导电性，若导电，则是离子晶体，若不导电，则为分子晶体，
故答案为：分子；在加压条件下加热至熔融，测其导电性，若导电，则是离子晶体，若不导电，则为分子晶体；
（6）由图可知，KCl、KBr、KI的离子间距逐渐增大、晶格能和熔点在逐渐减小，则卤化钾晶体的离子间距、熔点与晶格能之间的关系为晶格能的大小与阴、阳离子间的距离成反比，晶格能愈大，晶体的熔点愈高，
故答案为：晶格能的大小与阴、阳离子间的距离成反比，晶格能愈大，晶体的熔点愈高．

点评 本题考查晶胞计算、杂化理论及晶体类型和性质等，为高频考点，把握原子结构与性质、晶体类型与性质等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，综合性较强，题目难度中等．