Question

19．卤族元素的单质和化合物很多，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．
（1）卤族元素位于元素周期表的P区；溴的价电子排布式为4S²4P⁵．
（2）在一定浓度的溶液中，氢氟酸是以二分子缔合（HF）₂形式存在的．使氢氟酸分子缔合的作用力是氢键．
（3）请根据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碘（写出名称）．

	氟	氯	溴	碘
第一电离能（kJ/mol）	1681	1251	1140	1008

（4）已知碘酸（HIO₃）和高碘酸（H₅IO₆）的结构分别如图1I、II所示：

请比较二者酸性强弱：HIO₃＞ H₅IO₆（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）已知ClO₂^-为角型，中心氯原子周围有四对价层电子．ClO₂^-中心氯原子的杂化轨道类型为sp³，写出一个ClO₂^-的等电子体Cl₂O．
（6）图2为碘晶体晶胞结构．有关说法中正确的是AD．
A．碘分子的排列有2种不同的取向，2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层结构
B．用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C．碘晶体为无限延伸的空间结构，是原子晶体
D．碘晶体中存在的相互作用有非极性键和范德华力
（7）已知CaF₂晶体（见图3）的密度为ρg/cm³，N_A为阿伏加德罗常数，棱上相邻的两个Ca²⁺的核间距为a cm，则CaF₂的相对分子质量可以表示为$\frac{{a}^{3}ρ{N}_{A}}{4}$．

Answer 1

分析 （1）根据基态原子核外电子排布式中最后填入电子名称确定区域名称，溴是35号元素，最外层电子为其价电子，4s能级上排列2个电子，4p能级上排列5个电子；
（2）根据氢键分析解答，HF分子之间存在氢键，使氢氟酸分子缔合；
（3）元素的第一电离能越大，元素失电子能力越弱，得电子能力越强，元素的第一电离能越小，元素失电子能力越强，得电子能力越弱，则越容易形成阳离子；
（4）根据含氧酸中，酸的元数取决于羟基氢的个数，含非羟基氧原子个数越多，酸性越强；
（5）根据价层电子对互斥理论来确定其杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；等电子体是具有相同的价电子数和相同原子数的微粒；
（6）碘为分子晶体，晶胞中占据顶点和面心，以此分析；
（7）利用均摊法确定该立方体中含有的离子，根据ρV=nM计算相对分子质量．

解答 解：（1）根据构造原理知，卤族元素最后填入的电子为p电子，所以卤族元素位于元素周期表的p区；溴是35号元素，最外层电子为其价电子，4s能级上排列2个电子，4p能级上排列5个电子，所以其价电子排布式为4s²4p⁵，
故答案为：p；4s²4p⁵；
（2）F是非金属性最强的元素，所以HF分子间易形成氢键，所以使氢氟酸分子缔合的作用力是氢键，
故答案为：氢键；
（3）卤族元素包含：F、Cl、Br、I、At元素，元素的第一电离能越小，元素失电子能力越强，得电子能力越弱，则越容易形成阳离子，根据表中数据知，卤族元素中第一电离能最小的是I元素，则碘元素易失电子生成简单阳离子，
故答案为：碘；
（4）根据碘酸和高碘酸的结构式及分子式可知，碘酸可写成（HO）IO₂，有2个非羟基O原子，而高碘酸可写成（HO）₅IO，只有1个非羟基O原子，非羟基O原子越多，I的正电性越高，导致I-O-H中O原子的电子向I偏移，越容易打理出氢离子，所以碘酸的酸性大于高碘酸的酸性，
故答案为：＞；
（5）ClO₂^-中心氯原子的价层电子对数是2+1/2（7+1-4）=4，所以杂化轨道类型是sp³，ClO₂^-的等电子体中含有3个原子、20个价电子，所以其等电子体是Cl₂O或OF₂
故答案为：sp³； Cl₂O 或OF₂；
（6）A．碘分子的排列有2种不同的取向，分别是顶点和面心，每种取向的碘分子距离最近且相等的碘分子数都是4个，等于面对角线的一半，交替配位形成层结构，故A正确；
B．用均摊法可知平均每个晶胞中有8×1/8+6×1/2=4个碘分子，有8个碘原子，故B错误；
C．构成碘晶体的微粒是碘分子，微粒间的作用力是分子间作用力，所以是分子晶体，不是原子晶体，故C错误；
D．碘晶体中碘原子之间是非极性共价键，碘分子间是范德华力，故D正确；
故答案为：AD；
（7）根据均摊法，晶胞中红球的个数是8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4个，黄球的个数8个，所以红色球代表钙离子，黄色球代表氟离子，棱上相邻的两个Ca²⁺的核间距为a cm，即晶胞的棱长为acm，设氟化钙的相对分子质量是M，则晶胞体积V=a³，CaF₂密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{M×4}{V{N}_{A}}$，则CaF₂的相对分子质量M=$\frac{{a}^{3}ρ{N}_{A}}{4}$，
故答案为：$\frac{{a}^{3}ρ{N}_{A}}{4}$．

点评 本题考查物质结构与性质，涉及元素周期表、核外电子排布、分子结构与性质、电离能、杂化轨道、等电子体等，侧重对主干知识的考查，需要学生熟练掌握基础知识，难度中等．