题目内容

16．卤素的单质和化合物种类很多，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．
回答下列问题：
（1）溴原子的价层电子排布图为．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I
氟氯溴碘
第一电离能（kJ•mol-1）1681125111401008
（2）氢氟酸在一定浓度的溶液中主要以二分子缔合（HF）2形式存在，使氟化氢分子缔合的相互作用是氢键．碘在水中溶解度小，但在碘化钾溶液中明显增大，这是由于发生反应：I+I2=I3-，CsICl2与KI3类似，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质，试写出CsICl2受热分解的化学方程式：CsICl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CsCl+ICl．
（3）ClO2-中心氯原子的杂化轨道类型为sp3，与ClO2-具有相同空间构型和键合形式的物质化学式为（写出一个即可）Cl2O、OF2等．
（4）如图1为碘晶体胞结构，平均每个晶胞中有8个碘原子，碘晶体中碘分子的配位数为12．
（5）已知NA为阿伏加德罗常数，CaF2晶体密度为ρg•cm-3，其晶胞如图2所示，两个最近Ca2+核间距离为anm，则CaF2的相对分子质量可以表示为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10-21a3ρNA．

分析 （1）Br原子的价电子为4s、4p电子；
元素的第一电离能越小，其失电子能力越大，则越易生成阳离子；
（2）氢键能使氢化物分子之间相互缔合；
碘在水中溶解度小，但在碘化钾溶液中明显增大，这是由于发生反应：I+I2=I3-，CsICl2与KI3类似，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质CsCl，同时生成ICl，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式；
（3）ClO2-中心氯原子价层电子对个数=2+$\frac{7+1-2×2}{2}$=4且含有两个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断杂化轨道类型，等电子体空间构型和键合形式相似；
（4）利用均摊分计算平均每个晶胞中碘原子个数，碘晶体中碘分子的配位数=3×4÷2；
（5）该晶胞中F离子个数为8、Ca2+个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，两个最近Ca2+核间距离为anm=10-7cm，
晶胞棱长=$\sqrt{\frac{（2×1{0}^{-7}）}{2}}$cm=$\sqrt{2}$×10-7cm，晶胞体积=（$\sqrt{2}$×10-7cm）3，根据密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$计算CaF2的相对分子质量．

解答 解：（1）Br原子的价电子为4s、4p电子，则其价电子排布图为；
元素的第一电离能越小，其失电子能力越大，则越易生成阳离子，根据表中数据知，第一电离能最小的是I，则易形成阳离子的是I，故答案为：；I；
（2）氢键能使氢化物分子之间相互缔合，HF中含有氢键，所以氢键导致使氟化氢分子缔合；
在水中溶解度小，但在碘化钾溶液中明显增大，这是由于发生反应：I+I2=I3-，CsICl2与KI3类似，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质CsCl，同时生成ICl，根据反应物和生成物及反应条件书写方程式为CsICl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CsCl+ICl，
故答案为：氢键；CsICl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CsCl+ICl；
（3）ClO2-中心氯原子价层电子对个数=2+$\frac{7+1-2×2}{2}$=4且含有两个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断杂化轨道类型为sp3，等电子体结构和键合形式相同，则与该离子互为等电子体的有Cl2O、OF2等，
故答案为：sp3；Cl2O、OF2等；
（4）平均每个晶胞中碘原子个数=（8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$）×2=8，碘晶体中碘分子的配位数=3×4÷2=12，
故答案为：8；12；
晶胞中F离子个数为8、Ca2+个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，两个最近Ca2+核间距离为anm=a×107cm，
晶胞棱长=$\sqrt{\frac{（2×1{0}^{-7}）}{2}}$acm=$\sqrt{2}$×10-7acm，晶胞体积=（$\sqrt{2}$×10-7acm）3，ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$，则CaF2的摩尔质量=$\frac{ρV{N}_{A}}{4}$=$\frac{ρ×（\sqrt{2}a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}{4}$g/mol=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10-21a3ρNAg/mol，所以其相对分子质量为$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10-21a3ρNA，
故答案为：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10-21a3ρNA．

点评 本题考查物质结构和性质，为高频考点，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、原子核外电子排布、氢键等知识点，综合性较强，明确物质结构、物质性质、原子构成是解本题关键，知道价层电子对互斥理论、均摊分、等电子体概念等知识点，难点是晶胞计算，题目难度中等．

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