Question

5．氟是非金屬性最強(qiáng)的元素：回答下列問(wèn)題：
（1）寫出基態(tài)氟原子的電子排布式1s²2s²2p⁵，該電子排布的最高能級(jí)的電子云形狀是啞鈴形，該能級(jí)電子云在坐標(biāo)里有3個(gè)相互垂直的取向．
（2）O₃F₂的結(jié)構(gòu)式為，其中氧原子采用的軌道雜化方式是sp³，氟元素的化合價(jià)是-1．
（3）1951年，化學(xué)家首次在實(shí)驗(yàn)室中合成了FClO₃氣體，該氣體分子的立體構(gòu)型是（氯原子為中心原子）四面體．
（4）單質(zhì)氟可通過(guò)電解法來(lái)制備．實(shí)驗(yàn)室中則用加熱六氟合鉛酸鈉（Na₂PbF₆）分解制備，已知反應(yīng)中n（Na₂PbF₆）：n（F₂）=1：1，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂PbF₆$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂PbF₄+F₂↑．
（5）氟化氫氣體溶于水得氫氟酸．解釋下列事實(shí)：
①常壓、80℃以下，測(cè)量氟化氫氣體密度后計(jì)算其相對(duì)分子質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)值明顯大于理論值，原因是常壓時(shí)，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子．
②氫氟酸屬于弱酸，但濃的氫氟酸由于電離方式改變導(dǎo)致酸性變強(qiáng)（2HF?H⁺+HF${\;}_{2}^{-}$），其電離方式改變的原因是在氟化氫濃溶液中，電離產(chǎn)生的F^-通過(guò)氫鍵與未電離的HF結(jié)合生成HF₂^-等締合離子．
（6）CaF₂晶胞如圖，鈣離子的配位數(shù)為8，每個(gè)氟離子填充在由鈣離子構(gòu)成的四面體空隙中，每個(gè)鈣離子周圍最近且等距的鈣離子數(shù)目是12．

Answer 1

分析 （1）F原子核外有9個(gè)電子，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；其最高能級(jí)為2p能級(jí)；
（2）氧原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4；F元素電負(fù)性大于O元素，共用電子對(duì)偏向F元素；
（3）Cl原子形成4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為四面體構(gòu)型；
（4）由原子守恒可知，Na₂PbF₆分解反應(yīng)生成Na₂PbF₄與F₂；
（5）①HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子；
②電離產(chǎn)生的F^-與HF通過(guò)氫鍵結(jié)合生成HF₂^-等締合離子；
（6）晶胞中黑色球數(shù)目為8，白色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故黑色球?yàn)榉�離子、白色球?yàn)殁}離子，以上底面面心鈣離子研究，鈣離子為兩個(gè)晶胞共用，每個(gè)鈣離子周圍有8個(gè)氟離子；
每個(gè)氟離子填充在由鈣離子構(gòu)成的四面體的體空隙中；
與頂點(diǎn)鈣離子研究，與之最近且等距離的鈣離子為面心．

解答 解：（1）F原子核外有9個(gè)電子，根據(jù)能量最低原理，核外電子排布式為1s²2s²2p⁵；其最高能級(jí)為2p能級(jí)，電子云形狀是啞鈴形，該能級(jí)電子云在坐標(biāo)里有3個(gè)相互垂直的取向，
故答案為：1s²2s²2p⁵；啞鈴形；3；
（2）氧原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤對(duì)電子，雜化軌道數(shù)目為4，氧原子采取sp³雜化；F元素電負(fù)性大于O元素，共用電子對(duì)偏向F元素，故F元素表現(xiàn)-1價(jià)，
故答案為：sp³；-1；
（3）Cl原子形成4個(gè)σ鍵，沒(méi)有孤電子對(duì)，為四面體構(gòu)型，故答案為：四面體；
（4）由原子守恒可知，Na₂PbF₆分解反應(yīng)生成Na₂PbF₄與F₂，反應(yīng)方程式為：Na₂PbF₆$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂PbF₄+F₂↑，
故答案為：Na₂PbF₆$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂PbF₄+F₂↑；
（5）①常壓時(shí)，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子，故HF相對(duì)分子質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)值明顯大于理論值，
故答案為：常壓時(shí)，在80℃以下，HF分子之間存在氫鍵形成締合（HF）_n分子；
②在氟化氫濃溶液中，電離產(chǎn)生的F^-通過(guò)氫鍵與未電離的HF結(jié)合生成HF₂^-等締合離子，其電離方式改變，
故答案為：在氟化氫濃溶液中，電離產(chǎn)生的F^-通過(guò)氫鍵與未電離的HF結(jié)合生成HF₂^-等締合離子；
（6）晶胞中黑色球數(shù)目為8，白色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，故黑色球?yàn)榉�離子、白色球?yàn)殁}離子，以上底面面心鈣離子研究，鈣離子為兩個(gè)晶胞共用，每個(gè)鈣離子周圍有8個(gè)氟離子；
每個(gè)氟離子填充在由鈣離子構(gòu)成的四面體體空隙中；
與頂點(diǎn)鈣離子研究，與之最近且等距離的鈣離子為面心，每個(gè)頂點(diǎn)為12面共用，故每個(gè)鈣離子周圍最近且等距的鈣離子數(shù)目是12，
故答案為：8；四面；12．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查，涉及核外電子排布、雜化方式、分子構(gòu)型、氫鍵、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，難度中等．