Question

16．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）卤族元素位于周期表的p区；溴的价电子排布式为4s²4p⁵．
（2）在不太稀的溶液中，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）	1681	1251	1140	1008

（4）已知高碘酸有两种形式，化学式分别为H₅IO₆（）和HIO₄，前者为五元酸，后者为一元酸．请比较二者酸性强弱：H₅IO₆＜HIO₄．（填“＞”、“＜”或“=”）
（5）碘在水中的溶解度虽然小，但在碘化钾溶液中溶解度却明显增大这是由于溶液中发生下列反应I^-+I₂=I₃^-．I₃^-离子的中心原子周围σ键电子对对数为2，孤电子对对数为3，I₃^-离子的空间构型为直线形，
与KI₃类似的，还有CsICl₂等．已知CsICl₂不稳定，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质，
则它按下列A式发生．   
 A．CsICl₂=CsCl+ICl        B．CsICl₂=CsI+Cl₂
（6）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或OF₂．
（7）如图1为碘晶体晶胞结构．有关说法中正确的是A．
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．碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
（8）已知CaF₂晶体（见图2）的密度为ρg/cm³，N_A为阿伏加德罗常数，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$\frac{\sqrt{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}}{2}$．

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）F的非金属性很强，HF分子之间能形成氢键；
（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）I₃^-离子的中心原子周围σ键电子对对数为2，孤电子对个数=$\frac{1}{2}$（7+1-2×1），根据价层电子对互斥理论确定空间构型；
离子晶体的晶格能与离子半径成反比，与离子所带电荷成正比；
（6）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；
（7）碘为分子晶体，晶胞中占据顶点和面心，以此分析；
（8）利用均摊法确定该立方体中含有的离子数目，最近相邻的两个Ca²⁺的核间距为a cm，则晶胞棱长=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×2a cm=$\sqrt{2}$a cm，根据ρV=nM计算相对分子质量．

解答 解：（1）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）HF分子之间存在氢键，使氢氟酸分子缔合，故答案为：氢键；
（3）卤族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：I；
（4）H₅IO₆（）中含有5个羟基氢，为五元酸，含非羟基氧原子1个，HIO₃为一元酸，含有1个羟基氢，含非羟基氧原子2个，所以酸性：H₅IO₆＜HIO₃，故答案为：＜；
（5）I₃^-离子的中心原子周围σ键电子对对数为2，孤电子对个数=$\frac{1}{2}$（7+1-2×1）=3，根据价层电子对互斥理论知，该微粒价层电子对个数是5且含有3个孤电子对，所以其空间构型为直线形；
离子晶体中离子电荷越多，半径越小离子键越强，离子晶体的晶格能越大，已知已知CsICl₂不稳定，受热易分解，倾向于生成晶格能更大的物质，所以发生的反应为CsICl₂=CsCl+ICl，
故答案为：2；3；直线形；A；
（6）ClO₂^-中心氯原子的价层电子对数n=2+$\frac{7+1-2×2}{2}$=4，属于sp³杂化；等电子体具有相同的电子数目和原子数目的微粒，所以与ClO₂^-互为等电子体的分子为Cl₂O、OF₂等，故答案为：sp³；Cl₂O或OF₂；
（7）A．碘分子的排列有2种不同的取向，在顶点和面心不同，2种取向不同的碘分子以4配位数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4个碘分子，即有8个碘原子，故B错误
C．碘晶体为无限延伸的空间结构，构成微粒为分子，是分子晶体，故C错误；
D．碘晶体中的碘原子间存在I-I非极性键，而晶体中分子之间存在范德华力，故D错误；
故答案为：A；
（8）该晶胞中含有钙离子个数=$\frac{1}{8}$×8+$\frac{1}{2}$×6=4，含有氟离子个数=8，近相邻的两个Ca²⁺的核间距为a cm，则晶胞棱长=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×2a cm=$\sqrt{2}$a cm，故晶胞体积=（$\sqrt{2}$acm）³=2$\sqrt{2}$a³ cm³，故ρ×2$\sqrt{2}$a³ =$\frac{4}{{N}_{A}}$×M，则M=$\frac{\sqrt{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}}{2}$，故答案为：$\frac{\sqrt{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}}{2}$．

点评 本题考查物质结构与性质，综合性强，涉及元素周期表、核外电子排布、分子结构与性质、电离能、晶体结构与性质、杂化轨道、等电子体、晶胞计算等，侧重对主干知识的考查，需要学生熟练掌握基础知识，难点是晶胞计算．