题目内容

3．氟在自然界中常以CaF2的形式存在．
（1）氟原子的价电子排布式为2s22p5．HF能以任意比例溶于水，除了因为HF是极性分子外，还因为H2O与HF形成分子间氢键．
（2）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为V形，其中氧原子的杂化方式为sp3．F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等．ClF3的沸点比BrF3的低 （填“高”或“低”）．
（3）下列有关CaF2的表达正确的是bd．
a．Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用
b．F-的离子半径小于Cl-，则CaF2的熔点高于CaCl2
c．阴阳离子比为2：1的物质，均与CaF2晶体构型相同
d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电
（4）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63-（用离子方程式表示）．  已知AlF63-在溶液中可稳定存在．
（5）CaF2晶胞结构如图，CaF2晶体中，F-的配位数是4，与一个Ca2+等距离且最近的Ca2+有12个．已知CaF2晶体密度为dg/cm3，则F-与F-的最短距离为$\root{3}{\frac{39}{d{N}_{A}}}$cm（用含d的代数式表示）

分析 （1）F的原子核有9个电子，分两层排布，最外层有7个电子；HF与水分子间能形成氢键；
（2）根据价层电子对互斥理论分析，先计算价层电子对数，再判断中心原子的杂化类型，及分子构型；卤素互化物的相对分子质量越大，其沸点越高；
（3）a．阴阳离子间存在静电引力和静电斥力，则；
b．离子晶体的熔点与离子所带电荷、离子半径有关；
c．晶体的结构与电荷比、半径比有关；
d．离子化合物在熔融时能发生电离．
（4）F-与Al3+能形成很难电离的配离子AlF63-；
（5）CaF2晶体中与钙离子距离最近的氟离子有8个；根据晶胞结构，结合钙离子的位置判断；晶胞中钙离子位于晶胞的8个顶点和6个面上，$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{6}$×2=4，8个氟离子位于晶胞内部，则一个晶胞中含有4个CaF2，则晶胞的体积V=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$，把晶胞均分为8个小立方体，则每个小立方体中含有一个氟离子，F-与F-的最短距离等于小立方体的棱长．

解答 解：（1）F的原子核有9个电子，分两层排布，最外层有7个电子，则F的价电子排布式为2s22p5；H2O与HF形成分子间氢键，二者互溶；
故答案为：2s22p5；H2O与HF形成分子间氢键；
（2）OF2分子中O原子的价层电子对数=2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，则O原子的杂化类型为sp3杂化，含有2个孤电子对，所以分子的空间构型为V形；卤素互化物的相对分子质量越大，其沸点越高，所以ClF3的沸点比BrF3的低；
故答案为：V形；sp3；低；
（3）a．阴阳离子间存在静电引力和静电斥力，Ca2+与F-间存在静电吸引作用，还存在静电斥力，故a错误；
b．离子晶体的熔点与离子所带电荷、离子半径有关，离子半径越小，离子晶体的熔点越高，所以CaF2的熔点高于CaCl2，故b正确；
c．晶体的结构与电荷比、半径比有关，阴阳离子比为2：1的物质，与CaF2晶体的电荷比相同，若半径比相差较大，则晶体构型不相同，故c错误；
d．CaF2中的化学键为离子键，离子化合物在熔融时能发生电离，存在自由移动的离子，能导电，因此CaF2在熔融状态下能导电，故b正确；
故答案为：bd；
（4）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，因为在溶液中F-与Al3+能形成很难电离的配离子AlF63-，使CaF2的溶解平衡正移，其反应的离子方程式为：3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63-；
故答案为：3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63-；
（5）CaF2晶体中与钙离子距离最近的氟离子有8个，所以其配位数为8；图中在每个晶胞中与Ca2+离子最近且等距离的Ca2+离子数为3个，通过每个Ca2+可形成8个晶胞，每个Ca2+计算2次，所以与Ca2+离子最近且等距离的Ca2+离子数为（8×3）÷2=12个；
晶胞中钙离子位于晶胞的8个顶点和6个面上，$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{6}$×2=4，8个氟离子位于晶胞内部，则一个晶胞中含有4个CaF2，则晶胞的体积V=$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$，把晶胞均分为8个小立方体，则每个小立方体中含有一个氟离子，小立方体的体积为$\frac{\frac{4M}{{N}_{A}}}{ρ}$×$\frac{1}{8}$=$\frac{39}{ρ{N}_{A}}$，F-与F-的最短距离等于小立方体的棱长，则F-与F-的最短距离为$\root{3}{\frac{39}{ρ{N}_{A}}}$=$\root{3}{\frac{39}{d{N}_{A}}}$；
故答案为：4；12；$\root{3}{\frac{39}{d{N}_{A}}}$．

点评 本题考查了物质结构与性质，题目涉及晶体熔沸点的比较、化学键、沉淀溶解平衡、杂化理论的应用、晶胞的计算等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．

练习册系列答案
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元素符号：Cs   中文名称：铯
英文名称：Cesium
原子序数：55
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B．两者原子核内中子数相差3
C．两者氯化物的化学式都可以表示为CsCl2
D．Cs元素位于周期表第六周期

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