Question

【題目】自然界中氟多以化合態形式存在，主要有螢石(CaF2)、冰晶石(Na3AlF6)等

(1)基態氟原子中，有_______種能量不同的電子。

(2)螢石(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）。（已知AlF63-在溶液中可穩定存在）

(3)BF3與一定量的水形成(H2O)2BF3晶體Q，晶體Q在一定條件下可轉化為R：

①晶體R中含有的化學鍵包括_________（填標號）。

A．離子鍵 B．配位鍵 C．共價鍵 D．氫鍵

②R中陽離子的空間構型為_________，陰離子中心原子的雜化方式為_________。

(4)F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物，如ClF3、BrF3等。ClF3的熔沸點比BrF3的低，原因是___________________________________。

(5)Na3AlF6晶胞結構如圖所示：

①位于大立方體體心▽代表________（填離子符號）；

②AlF63-做面心立方最密堆積形成正四面體和正八面體兩種空隙，正四面體空隙數和AlF63-數之比為_______，其中_________%正八面體空隙被Na+填充；

③晶胞邊長為x nm，則相距最近的兩個Na+之間距離為_____ nm；設Na3AlF6的相對分子質量為M，阿伏加德羅常數為NA，則該晶體密度的計算表達式為________g/cm3。

Answer 1

【答案】3 3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63- ABC 三角錐形 sp3 ClF3相對分子質量較小，分子間范德華力較弱，故熔沸點較低 Na+ 8：4或2：1 100

【解析】

(1)根據F原子的核外電子排布式判斷電子的種類數目；

(2) F-與Al3+能形成很難電離的配離子AlF63-；

(3)①非金屬元素原子之間易形成共價鍵，含有空軌道的原子和含有孤電子對的原子之間易形成配位鍵，分子之間存在范德華力，水分子中的O原子和其它分子中連在N、O、F上的H原子易形成氫鍵；②根據價層電子對互斥理論確定H3O+空間構型、陰離子中中心原子雜化方式；

(4)結構相似的物質，相對分子質量越大，分子晶體的熔沸點越高；

(5)①利用均攤法確定化學式，可確定晶胞中心的微粒是哪種微粒；

②根據晶體結構確定含有的正四面體數目，結合含有的AlF63-的數目確定二者比例關系；根據Na+在晶胞中位置確定Na+填充的百分比；

③晶胞邊長為xnm，相距最近的兩個Na+在晶胞體對角線的處；利用一個晶胞中含有的Na3AlF6的數目，結合計算晶胞的密度。

(1)F是9號元素，核外電子排布式是1s22s22p5，可知其核外有3種不同能量的電子；

(2)螢石(CaF2)難溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是在溶液中F-與Al3+能形成很難電離的配離子AlF63-，使CaF2的溶解平衡正向移動，最終完全溶解，反應的離子方程式為：3CaF2+Al3+=3Ca2++AlF63-；

(3)①晶體R是離子晶體，含有離子鍵；B與F及水分子內的H與O等非金屬元素原子之間易形成共價鍵，B原子含有空軌道、O原子含有孤電子對，所以B原子和O原子之間存在配位鍵，分子之間存在范德華力，水分子中的O原子和其它分子中的連在N、O、F上的H原子易形成氫鍵，但是氫鍵不屬于化學鍵，屬于含有的化學鍵類型有離子鍵、共價鍵、配位鍵，故合理選項是ABC；

②H3O+中O原子價層電子對個數=3+=4，且O原子上含有一個孤電子對，所以為三角錐形結構；陰離子中中心原子B原子含有4個σ鍵且不含孤電子對，所以B原子采用sp3雜化方式；

(4)由于結構相似的物質，相對分子質量越大，分子晶體的熔沸點越高，ClF3、BrF3結構相似，ClF3的相對分子質量比BrF3的小，所以ClF3的熔、沸點比BrF3的低；

(1)①在已經確定位置的微粒結構中含AlF63-的個數是：，含有Na+數目為=11，由于Na3AlF6晶胞中Na+與AlF63-的個數比為3：1，所以在晶胞中心含有的微粒是Na+；

②由晶胞結構可知：在該晶體中含有的AlF63-作面心立方最密堆積，形成的正四面體數目是8個，由于在一個晶胞中含有4個AlF63-，所以二者的比是8：4=2：1；Na+位于6個面心AlF63-形成的正八面體中心，所以100%正八面體空隙被Na+填充；

③晶胞邊長為xnm，在該晶體中兩個最近的Na+位置在晶胞立方體對角線的處；由于晶胞邊長為xnm，所以立方體對角線為nm，則相距最近的兩個Na+之間距離為nm；根據①的計算可知：在一個晶胞中含有4個Na3AlF6，則該晶胞的密度=g/cm3。