题目内容

【题目】氟及其化合物用途十分广泛,回答下列问题:

(1)氟化物OF2、NF3、SiF4、PF5、SF6中,中心原子采取sp3杂化的是__。

(2)[H2F]+[SbF6]-(氟锑酸)是一种超强酸。锑的价电子排布式为__。阳离子[H2F]+的空间构型为__,写出[H2F]+的等电子体__(分子和离子各举一例)。

(3)SF6被广泛用于高压电器设备的绝缘介质。根据__理论,可判断出其空间构型为正八面体。SF6的键能可通过类似Born-Haber循环能量构建能量图(图甲)计算键能,则S-F的键能为___kJmol-1。

(4)工业上电解Al2O3制取单质铝,常利用冰晶石Na3[AlF6]降低Al2O3的熔点。冰晶石的生产原理为2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3=2Na3[AlF6]+3CO2↑+9H2O。

①测定气态HF的摩尔质量时,往往得不到20gmol-1的数据,原因是__。

②冰晶石的晶体不导电,但熔融时能导电,则在冰晶石晶体中存在__(填序号)。

a.离子键 b.极性键 c.配位键 d.范德华力

③反应物中元素(氢除外)的第一电离能从大到小的顺序为__(用元素符号表示)。

④工业上不用电解熔点更低的AlCl3制取铝的原因为__。

⑤冰晶石由两种微粒构成,冰晶石的晶胞结构如图乙所示,●位于大立方体的顶点和面心,○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心,那么大立方体的体心处所代表的微粒是__(填具体的微粒符号)。

【答案】OF2、NF3、SiF4 5s25p3 V型 H2O或H2S、NH2- 价层电子互斥 327 部分气态HF分子间以氢键结合了 abc F>O>C>Al>Na AlCl3为分子晶体,熔融不导电,无法电解 Na+

【解析】

(1)OF2中O形成2个δ键,孤电子对==2,总共电子对数为2+2=4,所以OF2为sp3杂化,故符合题意;NF3中N形成3个δ键,孤电子对==1,总共电子对数为1+3=4,所以为sp3杂化,故符合题意; SiF4中Si形成4个δ键,没有孤电子对,总共电子对数为0+4=4,所以为sp3杂化,故符合题意;PF5中P形成5个δ键,没有孤电子对,总共电子对数为0+5=5,所以为sp3d杂化,故不符合题意;SF6中S形成6个δ键,孤电子对==0,总共电子对数为0+6=6为sp3d2杂化,故不符合题意;故答案为:OF2、NF3、SiF4;

(2)锑为第五周期第V主族元素,其价电子排布式为5s25p3。[H2F]+与H2O、NH2-互为等电子体,结构相似,其空间构型均为:V型,故答案:5s25p3;V型;H2O、NH2-;

(3)SF6被广泛用于高压电器设备的绝缘介质。根据价层电子互斥理论,可判断出其空间构型为正八面体。根据Born-Haber循环能量构建能量图可知,S(s)+3F2(g)SF6的S-F的键能==327kJ·mol-1。故答案为:价层电子互斥;327;

(4)①因为HF分子间存在氢键,所以在测定气态HF的摩尔质量时,有部分HF分子通过氢键而结合了,往往得不到20gmol-1的数据,故答案:有部分HF分子通过氢键而结合了;

②冰晶石(Na3AlF6)晶体不导电,但熔融时能导电,说明属于离子化合物,含有离子键,由Na+、[AlF6]3-构成,[AlF6]3-中含有配位键,也属于极性键,故选:abc;

③冰晶石的生产原理为2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3=2Na3[AlF6]+3CO2↑+9H2O,反应物中元素(氢除外)还有Al、O、F、Na、C元素,根据非金属性越强,其电负性越强,电力能越大,所以他们的第一电离能从大到小的顺序为F>O>C>Al>Na;

④因为AlCl3为共建化合物,属于分子晶体,在熔融状态下,不能电离出Al3+,所以工业上不用电解熔点更低的AlCl3制取铝,故答案:因为AlCl3属于分子晶体,在熔融状态下,不能电离出Al3+;

⑤●的个数=8 +6=4,○个数=12+8=11,要使两种离子的个数之比为1:3,则大立方体的体心处所代表的微粒是Na+,故答案为:Na+;

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