Question

19．氟的单质及其化合物在工农业生产中应用非常广泛．回答下列问题：
（1）基态氟原子的外围电子排布式为2s²2p⁵，元素周期表中氟元素所在的区为p．
（2）电解NaHF₂（氟化氢钠）可制氟气．NaHF₂中所含作用力的类型有离子键、共价键、氢键，与HF₂^-互为等电子体的分子是CO₂（或Na₂O）（任写一种）．
（3）OF₂是一种氧化性极强的气体，其中氧原子的杂化轨道类型是sp³．
（4）部分氟化物的熔点和莫氏硬度的数据如表：

化合物	NaF	MgF2	SiF4
熔点/K	1266	1534	183
莫氏硬度	3.2	6.0	无

①NaF的熔点高于SiF₄的原因是NaF为离子晶体，SiF₄为分子晶体，由于离子键比分子间作用力强得多，故NaF的熔点高于SiF₄
②MgF₂的莫氏硬度大于NaF的原因是MgF₂和NaF都是离子晶体，它们的阴离子都是F^-，而Mg²⁺的半径比Na⁺小，Mg²⁺所带电荷数比Na⁺多，则MgF₂晶格能大于NaF，故MgF₂的莫氏硬度大于NaF
（5）氟化钙的晶胞结构如图所示，晶胞参数a=0.555nm．
①Ca²⁺、F^-的配位数分别为8、4．
②列式计算氟化钙晶体的密度：ρ=$\frac{4×78}{{N}_{A}•（5.55×1{0}^{-6}）^{3}}$（不必计算出结果，用N_A表示阿伏加德罗常数的数值）g•cm^-3．

Answer 1

分析 （1）氟原子最外层为L层，含有7个电子，据此写出外围电子排布式，并结合电子排布式判断氟元素所在的区；
（2）NaHF₂中含有离子键、共价键，F的电负性较强，还存在氢键；
（3）根据O原子的价层电子对数判断杂化类型；
（4）①根据晶体类型不同，以及同种晶体类型影响微粒之间作用力的因素分析表中氟化物熔点差异的原因；
②结合晶格能判断两者莫氏硬度差异的原因；
（5）①根据图示的晶胞结构判断钙离子、氟离子的配位数；
②该晶胞为立方体结构，根据棱长计算出该晶胞体积，再结合ρ=$\frac{m}{V}$计算出氟化钙晶体的密度．

解答 解：（1）基态氟原子的外围含有7个电子，其外围电子排布式为：2s²2p⁵，在元素周期表中属于p区；
故答案为：2s²2p⁵；p；
（2）NaHF₂为离子化合物，存在离子键，H-F键为共价键，F的电负性较强，还存在氢键，
故答案为：离子键、共价键、氢键；CO₂（或Na₂O）；
（3）OF₂分子中氧原子为2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，属于sp³杂化；
故答案为：sp³；
（4）①NaF为离子晶体，SiF₄为分子晶体，分子晶体的熔点比离子晶体低，故SiF₄的熔点低；故答案为：NaF为离子晶体，SiF₄为分子晶体，由于离子键比分子间作用力强得多，故NaF的熔点高于SiF₄；
②MgF₂和NaF都是离子晶体，它们的阴离子都是F^-，而Mg²⁺的半径比Na⁺小，Mg²⁺所带电荷数比Na⁺多，则MgF₂晶格能大于NaF，故MgF₂的莫氏硬度大于NaF；故答案为：MgF₂和NaF都是离子晶体，它们的阴离子都是F^-，而Mg²⁺的半径比Na⁺小，Mg²⁺所带电荷数比Na⁺多，则MgF₂晶格能大于NaF，故MgF₂的莫氏硬度大于NaF；
（5）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；在CaF₂晶胞中每个F^-连接4个钙离子，所以其配位数为4，
故答案为：8；4；
②该晶胞中含有钙离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟离子在该晶胞的内部，所以氟离子个数是8，该晶胞中含有4个CaF₂，该晶胞的体积为：V=（5.55×10^-6）³cm³，该晶胞的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×78}{{N}_{A}•（5.55×1{0}^{-6}）^{3}}$g•cm^-3，
故答案为：$\frac{4×78}{{N}_{A}•（5.55×1{0}^{-6}）^{3}}$．

点评 本题考查了晶胞计算，题目难度中等，涉及原子核外电子排布、原子轨道杂化方式及杂质类型、晶胞结构及计算等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学计算能力，注意掌握晶胞的结构及计算方法，明确原子核外电子排布规律及原子轨道杂化类型的判断方法．