Question

10．氟是非金属性最强的元素．
（1）基态氟原子的价电子排布式为2s²2p⁵，该排布式中最高能级电子云有3个相互垂直的取向．
（2）氟和氧可以形成多种氟化物，如O₃F₂的结构式为，其中氧原子采用的轨道杂化方式是sp³，又如O₂F₂是一种强氧化剂，运用VSEPR模型判断O₂F₂极性（填“极性”或“非极性”）分子．
（3）1951年，化学家首次合成了FClO₃气体，该气体分子的立体构型是（氯原子为中心原子）四面体．
（4）冰晶石（Na₃AlF₆）主要用作电解Al₂O₃生产铝的助熔剂，其晶体不导电，但熔融时能导电．在冰晶石（Na₃AlF₆）晶体中存在ac（填序号）
a．离子键　　　　b．极性键     c．配位键　　d．范德华力
（5）80℃以下，测量氟化氢气体密度后计算其相对分子质量，实验值明显大于理论值，原因是常压时，在80℃以下，HF分子之间存在氢键形成缔合（HF）_n分子．
（6）NaCl的晶胞如图所示，若将NaCl晶胞中的所有氯离子去掉，并将钠离子全部换为钙离子，再在其中的8个“小立方体”中心各放置一个氟离子，即变化为氟化钙晶体．若“大立方体”的边长为a pm，N_A表示阿伏加德罗常数，则该晶体的密度是$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g/cm³；8个“小立方体”中心的氟离子组成的图形体积是$\frac{1}{8}$a³×10^-30 cm³．

Answer 1

分析 （1）F原子核外有9个电子，核外电子排布式为1s²2s²2p⁵，最外层电子为价电子，最高能级为2p能级；
（2）氧原子形成2个σ键，含有2对孤对电子，杂化轨道数目为4；
（3）Cl原子形成4个σ键，没有孤电子对，为四面体构型；
（4）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，由Na⁺、[AlF₆]^3-构成，[AlF₆]^3-中含有配位键；
（5）HF分子之间存在氢键形成缔合（HF）_n分子；
（6）NaCl晶体的晶胞中的所有Cl^-离子去掉，并将Na⁺离子全部换为Ca²⁺离子，再在其中的8个“小 立方体”中心各放置一个F^-离子，氟化钙晶胞中有8个F^-离子，Ca²⁺离子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则晶胞质量为$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g，若“大立方体”的边长为a pm，则晶胞体积为（a×10^-10 cm）³，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算晶体密度；
8个“小立方体”中心的氟离子组成立方体，该立方体的棱长为$\frac{1}{2}$a pm．

解答 解：（1）F原子核外有9个电子，核外电子排布式为1s²2s²2p⁵，最外层电子为价电子，价电子排布式为2s²2p⁵，其最高能级为2p能级，电子云形状是哑铃形，该能级电子云在坐标里有3个相互垂直的取向，
故答案为：2s²2p⁵；3；
（2）氧原子形成2个σ键，含有2对孤对电子，杂化轨道数目为4，氧原子采取sp³杂化；O原子的VSEPR模型为四面体，有2对孤电子对，氧原子与之连接的原子为V形结构，不是对称结构，属于极性分子，
故答案为：sp³；极性；
（3）Cl原子形成4个σ键，没有孤电子对，为四面体构型，故答案为：四面体；
（4）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，由Na⁺、[AlF₆]^3-构成，[AlF₆]^3-中含有配位键，
故选：ac；
（5）常压时，在80℃以下，HF分子之间存在氢键形成缔合（HF）_n分子，故HF相对分子质量的实验值明显大于理论值，
故答案为：常压时，在80℃以下，HF分子之间存在氢键形成缔合（HF）_n分子；
（6）NaCl晶体的晶胞中的所有Cl^-离子去掉，并将Na⁺离子全部换为Ca²⁺离子，再在其中的8个“小 立方体”中心各放置一个F^-离子，氟化钙晶胞中有8个F^-离子，Ca²⁺离子数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，则晶胞质量为$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g，若“大立方体”的边长为a pm，则晶胞体积为（a×10^-10 cm）³，故晶体密度=$\frac{4×78}{{N}_{A}}$g÷（a×10^-10 cm）³=$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$g/cm³；
8个“小立方体”中心的氟离子组成立方体，该立方体的棱长为$\frac{1}{2}$a pm，则8个“小立方体”中心的氟离子组成的图形体积是（$\frac{1}{2}$a×10^-10 cm）³=$\frac{1}{8}$a³×10^-30cm³，
故答案为：$\frac{312}{{a}^{3}{N}_{A}×1{0}^{-30}}$；$\frac{1}{8}$a³×10^-30 ．

点评 本题是对物质结构与性质的考查，涉及核外电子排布、核外电子运动、杂化方式判断、分子极性、空间构型、化学键、氢键、晶胞计算等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．