Question

20．氟在自然界中常以CaF₂的形式存在．
（1）氟离子的外围电子排布式为2s²2p⁶．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分子中氧原子的杂化方式为sp³．
（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晶胞结构如图，与一个Ca²⁺等距离且最近的Ca²⁺有12个．
（5）CaF₂难溶于水，但可溶于含Al³⁺的溶液中，原因是3CaF₂+Al³⁺=3Ca²⁺+AlF₆^3- （用离子方程式表示）（ 已知AlF₆^3-在溶液中可稳定存在）．

Answer 1

分析 （1）F的离子核有10个电子，分两层排布，最外层有8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；
（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）根据CaF₂晶胞结构，结合钙离子的位置判断；
（5）F^-与Al³⁺能形成很难电离的配离子AlF₆^3-．

解答 解：（1）氟离子核有10个电子，分两层排布，最外层有8个电子，则氟离子的外围电子排布式为2s²2p⁶，H₂O与HF形成分子间氢键，二者互溶；
故答案为：2s²2p⁶；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，
故答案为：sp³；
（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）图中CaF₂晶体在每个晶胞中与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，
故答案为12；
（5）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AlF₆^3-，使CaF₂的溶解平衡正移，其反应的离子方程式为：3CaF₂+Al³⁺=3Ca²⁺+AlF₆^3-；
故答案为：3CaF₂+Al³⁺=3Ca²⁺+AlF₆^3-．

点评 本题考查了物质结构与性质，题目涉及离子的外围电子排布式、晶体熔沸点的比较、化学键、沉淀溶解平衡、杂化理论的应用等，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，题目难度中等．