Question

【題目】鹵族元素（F、Cl、Br、I）是典型的非金屬元素，它們的單質及化合物在生產生活中用途廣泛。請回答下列問題：

（1）氟原子的價電子排布式為___，其原子核外電子能量最高軌道的電子云形狀為__。

（2）同主族元素的第一電離能大小存在一定的規律，鹵族元素（F、Cl、Br、I）中，第一電離能由大到小的順序是___。

（3）氯元素價態多樣，可以與氧元素形成多種陰離子，其中ClO3的空間構型為__，ClO4中氯原子的雜化方式為____，請寫出一種與ClO4互為等電子體的微粒____。

（4）HF的相對分子質量小于HCl，但沸點卻高于HCl，原因是____。

（5）CaF2的晶胞結構如圖所示，其中氟離子的配位數是___。已知晶胞中相鄰最近的兩個Ca2+的核間距為anm，NA為阿伏加德羅常數的值，則晶胞的密度為___g·cm3。（列出計算式）

Answer 1

【答案】2s22p5 紡錘形（或啞鈴形） F>Cl>Br>I 三角錐形 sp3 PO43-、CCl4等 HF分子間存在氫鍵，而HCl分子間不存在氫鍵 4

【解析】

（1）氟原子的價電子為最外層電子，p軌道電子云形狀為紡錘形（或啞鈴形）；

（2）同主族從上到下，隨著原子半徑的增大，原子核對價電子的吸引力減弱，故第一電離能依次減弱；

（3）根據價層電子互斥理論，判斷雜化方式及空間構型；等電子體為含有相同原子總數和價電子總數的微粒；

（4）HF分子間形成氫鍵，使分子間作用力增大，其沸點升高；

（5）利用均攤法進行計算。

（1）氟原子的價電子為最外層電子，即2s22p5；核外電子能級最高的軌道為p軌道，其電子云形狀為紡錘形（或啞鈴形）。

（2）同主族從上到下，隨著原子半徑的增大，原子核對價電子的吸引力減弱，故第一電離能依次減弱；鹵族元素（F、Cl、Br、I）中，第一電離能由大到小的順序為F>Cl>Br>I。

（3）在ClO3-中價層電子對數3+=4，氯原子采取sp2雜化，且含有1對孤電子對，空間構型為三角錐型；在中價層電子對數=4+=4，故氯原子采取sp3雜化；含有相同原子總數和價電子總數的等電子體有CCl4、PO43-。

（4）HF分子間形成氫鍵，使分子間作用力增大，其沸點升高，而HCl分子間不存在氫鍵。

（5）由CaF2晶胞可知，與每個F緊鄰的Ca2+有4個，因而配位數為4。利用均攤法，在立方體晶胞中鈣離子位于頂點和面心，數目為：8×+6×=4，氟離子位于體內，數目為8；相鄰最近的兩個Ca2+的核間距為a nm，則晶胞邊長為a nm。則晶胞的質量m=ρ·V=ρ×(a)3×1021 cm3=g，故=g·cm-3。