Question

20．氟在自然界中常以CaF₂的形式存在．
（1）氟離子的外圍電子排布式為2s²2p⁶．HF能以任意比例溶于水，除了因?yàn)镠F是極性分子外，還因?yàn)镠₂O與HF形成分子間氫鍵．
（2）F₂通入稀NaOH溶液中可生成OF₂，OF₂分子中氧原子的雜化方式為sp³．
（3）下列有關(guān)CaF₂的表達(dá)正確的是bd．
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(diǎn)高于CaCl₂
c．陰陽(yáng)離子比為2：1的物質(zhì)，均與CaF₂晶體構(gòu)型相同
d．CaF₂中的化學(xué)鍵為離子鍵，因此CaF₂在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電
（4）CaF₂晶胞結(jié)構(gòu)如圖，與一個(gè)Ca²⁺等距離且最近的Ca²⁺有12個(gè)．
（5）CaF₂難溶于水，但可溶于含Al³⁺的溶液中，原因是3CaF₂+Al³⁺=3Ca²⁺+AlF₆^3- （用離子方程式表示）（ 已知AlF₆^3-在溶液中可穩(wěn)定存在）．

Answer 1

分析 （1）F的離子核有10個(gè)電子，分兩層排布，最外層有8個(gè)電子；HF與水分子間能形成氫鍵；
（2）根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論分析，先計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)，再判斷中心原子的雜化類型；
（3）a．陰陽(yáng)離子間存在靜電引力和靜電斥力，則；
b．離子晶體的熔點(diǎn)與離子所帶電荷、離子半徑有關(guān)；
c．晶體的結(jié)構(gòu)與電荷比、半徑比有關(guān)；
d．離子化合物在熔融時(shí)能發(fā)生電離；
（4）根據(jù)CaF₂晶胞結(jié)構(gòu)，結(jié)合鈣離子的位置判斷；
（5）F^-與Al³⁺能形成很難電離的配離子AlF₆^3-．

解答 解：（1）氟離子核有10個(gè)電子，分兩層排布，最外層有8個(gè)電子，則氟離子的外圍電子排布式為2s²2p⁶，H₂O與HF形成分子間氫鍵，二者互溶；
故答案為：2s²2p⁶；H₂O與HF形成分子間氫鍵；
（2）OF₂分子中O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，則O原子的雜化類型為sp³雜化，
故答案為：sp³；
（3）a．陰陽(yáng)離子間存在靜電引力和靜電斥力，Ca²⁺與F^-間存在靜電吸引作用，還存在靜電斥力，故a錯(cuò)誤；
b．離子晶體的熔點(diǎn)與離子所帶電荷、離子半徑有關(guān)，離子半徑越小，離子晶體的熔點(diǎn)越高，所以CaF₂的熔點(diǎn)高于CaCl₂，故b正確；
c．晶體的結(jié)構(gòu)與電荷比、半徑比有關(guān)，陰陽(yáng)離子比為2：1的物質(zhì)，與CaF₂晶體的電荷比相同，若半徑比相差較大，則晶體構(gòu)型不相同，故c錯(cuò)誤；
d．CaF₂中的化學(xué)鍵為離子鍵，離子化合物在熔融時(shí)能發(fā)生電離，存在自由移動(dòng)的離子，能導(dǎo)電，因此CaF₂在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電，故b正確；
故答案為：bd；
（4）圖中CaF₂晶體在每個(gè)晶胞中與Ca²⁺離子最近且等距離的Ca²⁺離子數(shù)為3個(gè)，通過每個(gè)Ca²⁺可形成8個(gè)晶胞，每個(gè)Ca²⁺計(jì)算2次，所以與Ca²⁺離子最近且等距離的Ca²⁺離子數(shù)為（8×3）÷2=12個(gè)，
故答案為12；
（5）CaF₂難溶于水，但可溶于含Al³⁺的溶液中，因?yàn)樵谌芤褐蠪^-與Al³⁺能形成很難電離的配離子AlF₆^3-，使CaF₂的溶解平衡正移，其反應(yīng)的離子方程式為：3CaF₂+Al³⁺=3Ca²⁺+AlF₆^3-；
故答案為：3CaF₂+Al³⁺=3Ca²⁺+AlF₆^3-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，題目涉及離子的外圍電子排布式、晶體熔沸點(diǎn)的比較、化學(xué)鍵、沉淀溶解平衡、雜化理論的應(yīng)用等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．