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，除了因為HF是極性分子外，還因為H₂O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CaF₂的表達正確的是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(tài)下能導電
（4）CaF₂晶胞結構如圖，與一個Ca²⁺等距離且最近的Ca²⁺有12個．
（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個電子，分兩層排布，最外層有8個電子；HF與水分子間能形成氫鍵；
（2）根據(jù)價層電子對互斥理論分析，先計算價層電子對數(shù)，再判斷中心原子的雜化類型；
（3）a．陰陽離子間存在靜電引力和靜電斥力，則；
b．離子晶體的熔點與離子所帶電荷、離子半徑有關；
c．晶體的結構與電荷比、半徑比有關；
d．離子化合物在熔融時能發(fā)生電離；
（4）根據(jù)CaF₂晶胞結構，結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個電子，分兩層排布，最外層有8個電子，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原子的價層電子對數(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錯誤；
b．離子晶體的熔點與離子所帶電荷、離子半徑有關，離子半徑越小，離子晶體的熔點越高，所以CaF₂的熔點高于CaCl₂，故b正確；
c．晶體的結構與電荷比、半徑比有關，陰陽離子比為2：1的物質，與CaF₂晶體的電荷比相同，若半徑比相差較大，則晶體構型不相同，故c錯誤；
d．CaF₂中的化學鍵為離子鍵，離子化合物在熔融時能發(fā)生電離，存在自由移動的離子，能導電，因此CaF₂在熔融狀態(tài)下能導電，故b正確；
故答案為：bd；
（4）圖中CaF₂晶體在每個晶胞中與Ca²⁺離子最近且等距離的Ca²⁺離子數(shù)為3個，通過每個Ca²⁺可形成8個晶胞，每個Ca²⁺計算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，
故答案為12；
（5）CaF₂難溶于水，但可溶于含Al³⁺的溶液中，因為在溶液中F^-與Al³⁺能形成很難電離的配離子AlF₆^3-，使CaF₂的溶解平衡正移，其反應的離子方程式為：3CaF₂+Al³⁺=3Ca²⁺+AlF₆^3-；
故答案為：3CaF₂+Al³⁺=3Ca²⁺+AlF₆^3-．

點評 本題考查了物質結構與性質，題目涉及離子的外圍電子排布式、晶體熔沸點的比較、化學鍵、沉淀溶解平衡、雜化理論的應用等，題目涉及的知識點較多，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力，題目難度中等．