Question

6．鹵族元素的單質和化合物很多，請用物質結構與性質的相關知識回答：
（1）在一定濃度的溶液中，存在（HF）_n締合分子，使HF分子締合的作用力氫鍵．
（2）ClO₄^-中氯原子的雜化方式為sp³，離子的立體構型為正四面體；
（3）已知碘酸（HIO₃）和高碘酸（H₅IO₆）的結構分別如圖1I、II所示：請比較酸性強弱：HIO₃＞　H₅IO₆（填“＞”、“＜”或“=”）．H₅IO₆分子中σ鍵與π鍵的個數(shù)比為11：1．
（4）如圖2為碘晶體晶胞結構，有關說法中正確的是BC．
A、用均攤法可知平均每個晶胞中有4個碘原子
B、碘晶體為分子的配位數(shù)為12，具有分子密堆積特征
C、碘晶體中存在的相互作用有非極性鍵和范德華力
D、碘晶體中碘分子有3種排列方向
（5）觀察CaF₂晶胞結構，判斷F^-占據(jù)Ca²⁺形成的四面體空隙中，Ca²⁺占據(jù)F^-形成的六面體空隙中，若相鄰的兩個Ca²⁺的核間距為acm，晶胞密度為pg/cm3，N_A為阿伏伽德羅常數(shù)，則CaF₂的摩爾質量可以表示為$\frac{\sqrt{2}}{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}$g/mol．

Answer 1

分析 （1）氟化氫、水和氨氣中都存在氫鍵；
（2）該離子中價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，利用價層電子對互斥理論判斷Cl原子雜化方式及空間構型；
（3）含氧酸中，非羥基O原子個數(shù)越多，其酸性越強；共價單鍵為σ鍵、共價雙鍵中含有σ鍵、π鍵；
（4）A．該晶胞中碘分子個數(shù)為4，每個分子含有兩個碘原子；
B．碘晶胞中配位數(shù)=3×8÷2；
C．碘是分子晶體，分子之間存在范德華力，同種非金屬元素之間易形成非極性鍵；
D．碘晶胞中存在一種排列方式；
（5）根據(jù)圖知，每個氟離子連接4個鈣離子，四個鈣離子形成正四面體結構；每個鈣離子連接8個氟離子，8個氟離子形成正六面體結構；該晶胞中氟離子個數(shù)為8、鈣離子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，若相鄰的兩個Ca²⁺的核間距為acm，則晶胞棱長=$\sqrt{2a}$cm，晶胞體積=（$\sqrt{2a}$cm）³，晶胞摩爾質量M=$\frac{ρV{N}_{A}}{4}$．

解答 解：（1）氟化氫、水和氨氣中都存在氫鍵，氫鍵的存在導致HF分子之間締合形成締合分子，故答案為：氫鍵；
（2）ClO₄^-中氯原子價層電子對個數(shù)是4且不含孤電子對，所以Cl原子的雜化方式為sp³，離子的立體構型為正四面體，故答案為：sp³；正四面體形；
（3）含氧酸中，非羥基O原子個數(shù)越多，其酸性越強，碘酸中非羥基氧原子個數(shù)大于高碘酸，所以酸性HIO₃＞H₅IO₆；共價單鍵為σ鍵、共價雙鍵中含有σ鍵、π鍵，則H₅IO₆分子中σ鍵與π鍵的個數(shù)比為11：1，
故答案為：＞；11：1；
（4）A、用均攤法可知平均每個晶胞中有4個碘分子，每個碘分子含有兩個I原子，所以每個晶胞中含有8個I原子，故錯誤；
B、碘晶胞中配位數(shù)=3×8÷2=12，具有分子密堆積特征，故正確；
C、碘晶體屬于分子晶體，分子之間存在范德華力，相鄰原子之間存在非極性鍵，故正確；
D、碘晶體中碘分子有1種排列方向，故錯誤；
故選BC；
（5）根據(jù)圖知，每個氟離子連接4個鈣離子，四個鈣離子形成正四面體結構；每個鈣離子連接8個氟離子，8個氟離子形成正六面體結構；該晶胞中氟離子個數(shù)為8、鈣離子個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，若相鄰的兩個Ca²⁺的核間距為acm，則晶胞棱長=$\sqrt{2a}$cm，晶胞體積=（$\sqrt{2a}$cm）³，晶胞摩爾質量M=$\frac{ρV{N}_{A}}{4}$=$\frac{ρ（\sqrt{2}）^{3}{N}_{A}}{4}$g/mol=$\frac{\sqrt{2}}{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}$g/mol，
故答案為：四；六；$\frac{\sqrt{2}}{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}$．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、微�？臻g構型、氫鍵等知識點，為高頻考點，利用均攤法、價層電子對互斥理論等知識點分析解答，難點是（5）題晶胞計算．