Question

【題目】氟在自然界中常以CaF2的形式存在。

（1）下列關于CaF2的表述正確的是_____。

a．Ca2+ 與F﹣間僅存在靜電吸引作用

b．F﹣的離子半徑小于Cl﹣，則CaF2的熔點高于CaCl2

c．陰陽離子比為2∶1的物質，均與CaF2晶體構型相同

d．CaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態下能導電

（2）CaF2難溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是 _____________________（用離子方程式表示）。

（3）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子構型為_____，其中氧原子的雜化方式為____。

（4）F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反應Cl2（g）+3F2（g）═2ClF3（g）△H=﹣313kJmol﹣1，F﹣F鍵能159kJmol﹣1，Cl﹣Cl鍵的鍵能為242kJmol﹣1，則ClF3中Cl﹣F鍵的平均鍵能為________ kJmol﹣1，ClF3的熔、沸點比BrF3的_____（填“高”或“低”）。

（5）如圖為CaF2、H3BO3(層狀結構，層內的H3BO3分子通過氫鍵結合)、金屬銅三種晶體的結構示意圖，請回答下列問題：

①圖Ⅰ所示的CaF2晶胞中與Ca2+最近且等距離的F-數為____，圖Ⅲ中未標號的銅原子形成晶體后周圍最緊鄰的銅原子數為____。

②圖Ⅱ所示的物質結構中最外層已達8電子結構的原子是____。H3BO3晶體中B原子個數與極性鍵個數比為____。

③三種晶體中熔點最低的是____，其晶體受熱熔化時，克服的微粒之間的相互作用力為________________。

Answer 1

【答案】 bd 3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63﹣ V形 sp3 172 低 8 12 O 1∶6 H3BO3 范德華力和氫鍵

【解析】（1）Ca2+ 與F﹣間存在離子鍵，離子鍵是陰陽離子之間的靜電作用，包括吸引和排斥，所以選項a錯誤。離子晶體的熔點一般取決于晶格能的大小，一般來說電荷相等的前提下，離子半徑越小，晶格能越大，所以選項b正確。陰陽離子比為2∶1的物質，有的與CaF2晶體構型相同，有的是反CaF2型，例如：Na2O。選項c錯誤。CaF2中的化學鍵為離子鍵，因此CaF2在熔融狀態下離子鍵被破壞，離子能自由移動所以能導電，選項d正確。

（2）CaF2電離的F-可以與Al3+進行配位，從而使CaF2溶解，反應為：3CaF2 + Al3+ = 3Ca2+ + AlF63﹣。

（3）根據價層電子對互斥理論，OF2的中心原子O的價電子對為4，配位數為2，所以O為sp3雜化，分子為V形或者說是折線形。

（4）反應的焓變等于反應物鍵能減去生成物鍵能，設ClF3中Cl﹣F鍵的平均鍵能為X kJmol﹣1，有：242+3×159－2×3×X=－313，解方程得到X=172。ClF3和BrF3都是分子晶體，熔沸點高低取決于分子間作用力的大小，而結構相似的前提下，分子間作用力的大小可用分子量的大小判斷，分子量越大，作用力越大，熔沸點越高。所以熔沸點應該是ClF3小于BrF3。

（5）①以CaF2頂面中心的Ca2+為例，其與下方的4個四個F-以及其上方的另一個晶胞中的四個F-距離最近，所以CaF2晶胞中與Ca2+最近且等距離的F-數為8。圖Ⅲ中Cu為ABC型最緊密堆積，所以每個Cu的配位數都是12。

②H原子不可能達到8電子。B的最外層是3個電子，形成3個共價鍵最外層是6個電子。O形成兩個共價鍵就是8電子結構（圖中三個鍵一個是氫鍵）。由圖示得到H3BO3的結構為B(OH)3通過氫鍵形成的層狀結構，所以1個B對應了3個O－B和3個O－H，即H3BO3晶體中B原子個數與極性鍵個數比為1:6。

③H3BO3是分子晶體，應該是其中熔點最低的。晶體熔化的時候應該克服的作用力是分子間作用力和氫鍵。