Question

4．鹵族元素是典型的非金屬元素，鹵素單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)和生活中都有重要的用途．請(qǐng)回答下列問題：
（1）光氣的分子式為COCl₂，又稱碳酰氯，是一種重要的含碳化合物，判斷其分子立體構(gòu)型為平面三角形．
（2）NaCl和MgO都屬離子化合物，NaCl的熔點(diǎn)為801.3℃，MgO的熔點(diǎn)高達(dá)2800℃．MgO晶體的熔點(diǎn)高于NaCl晶體主要原因是MgO晶體中所含離子半徑小、電荷數(shù)多，晶格能大．其中基態(tài)C1^-的核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶．
（3）請(qǐng)根據(jù)如表提供的第一電離能數(shù)據(jù)判斷：最有可能生成較穩(wěn)定的單核陽離子的鹵素原子是I．

	氟	氯	溴	碘	鈹
第一電離能（kJ•mol-1）	1681	1251	1140	1008	900

（4）CCl₄分子中的C原子和NF₃分子中的N原子的雜化方式．如果相同，則其雜化方式為sp³雜化；如果不相同，則其雜化方式分別為不填．寫出CCl₄的一種等電子體的化學(xué)式：SO₄^2-等．
（5）CuCl₄^2-是黃色的，而CuCl₂的稀溶液是淺藍(lán)色，說明原因稀溶液中主要形成[Cu（H₂O）₄]²⁺配離子．
（6）在電解冶煉鋁的過程中加入冰晶石（Na₃AlF₆），可起到降低A1₂O₃熔點(diǎn)的作用．冰晶石由兩種微粒構(gòu)成，冰晶石的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1甲所示，●位于大立方體的頂點(diǎn)和面心，O位于大立方體的12條棱的中點(diǎn)和8個(gè)小立方體的體心，那么大立方體的體心處所代表的微粒是Na⁺（填具體的微粒符號(hào)）．
（7）已知CaF₂晶體（如圖2），其中Ca²⁺的配位數(shù)為8．CaF₂晶體的密度為ρg•cm^-3，N_A為阿伏加德羅常數(shù)，相鄰的兩個(gè)Ca²⁺的核間距為a cm，則CaF₂的相對(duì)分子質(zhì)量可以表示為$\frac{\sqrt{2}}{2}$ρN_Aa³．

Answer 1

分析 （1）光氣的分子式為COCl₂，結(jié)構(gòu)式為，碳原子孤電子對(duì)數(shù)為0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3；
（2）離子電荷越多、離子半徑越小，晶格能越大，晶體的熔點(diǎn)越高；
C1^-離子核外電子數(shù)為18，根據(jù)能量最低原理書寫核外電子排布式；
（3）元素的第一電離能越大，元素失電子能力越弱，得電子能力越強(qiáng)，元素的第一電離能越小，元素失電子能力越強(qiáng)，得電子能力越弱，則越容易形成陽離子；
（4）CCl₄分子中的C原子和NF₃分子中的N原子的雜化軌道數(shù)目均為4；原子總數(shù)相等、價(jià)電子總數(shù)也相等的微�；�為等電子體；
（5）稀溶液中主要形成[Cu（H₂O）₄]²⁺配離子；
（6）利用均攤法計(jì)算晶胞中白色球、黑色球數(shù)目，再根據(jù)化學(xué)式判斷；
（7）據(jù)均攤法可知晶胞中紅色球數(shù)目為4、黃色球數(shù)目為8，結(jié)合化學(xué)式可知紅色球?yàn)镃a²⁺、黃色球?yàn)镕^-，F(xiàn)^-的配位數(shù)為4，晶體中配位數(shù)與微粒數(shù)目成反比，
設(shè)CaF₂的相對(duì)分子質(zhì)量為M，表示出晶胞質(zhì)量，兩個(gè)離得最近的鈣離子是位于頂點(diǎn)和面心上的，則晶胞面對(duì)角線長(zhǎng)度為2a c，故晶胞棱長(zhǎng)為2a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\sqrt{2}a$ cm，再結(jié)合m=ρV計(jì)算．

解答 解：（1）光氣的分子式為COCl₂，結(jié)構(gòu)式為，碳原子孤電子對(duì)數(shù)為0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，則其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，
故答案為：平面三角形；
（2）MgO晶體中所含離子半徑小、電荷數(shù)多，晶格能大，故MgO晶體的熔點(diǎn)高于NaCl晶體的，
C1^-離子核外電子數(shù)為18，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶，
故答案為：MgO晶體中所含離子半徑小、電荷數(shù)多，晶格能大；1s²2s²2p⁶3s²3p⁶；
（3）鹵族元素包含：F、Cl、Br、I、At元素，元素的第一電離能越小，元素失電子能力越強(qiáng)，得電子能力越弱，則越容易形成陽離子，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，已知鹵族元素中第一電離能最小的是I元素，則碘元素易失電子生成簡(jiǎn)單陽離子，
故答案為：I；
（4）CCl₄分子中的C原子和NF₃分子中的N原子的雜化軌道數(shù)目均為4，均為sp³雜化；原子總數(shù)相等、價(jià)電子總數(shù)也相等的微粒互為等電子體，CCl₄的一種等電子體的化學(xué)式為SiCl₄、SO₄^2-等，
故答案為：sp³雜化；SO₄^2-等；
（5）稀溶液中主要形成[Cu（H₂O）₄]²⁺配離子，CuCl₂的稀溶液是淺藍(lán)色，
故答案為：稀溶液中主要形成[Cu（H₂O）₄]²⁺配離子；
（6）●的個(gè)數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，○個(gè)數(shù)=12×$\frac{1}{4}$+8=11，要使兩種離子的個(gè)數(shù)之比為1：3，則大立方體的體心處所代表的微粒是Na⁺，
故答案為：Na⁺；
（7）根據(jù)均攤法可知晶胞中紅色球數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4、黃色球數(shù)目為8，結(jié)合化學(xué)式可知紅色球?yàn)镃a²⁺、黃色球?yàn)镕^-，F(xiàn)^-的配位數(shù)為4，則Ca²⁺的配位數(shù)為4×2=8，
假設(shè)CaF₂的相對(duì)分子質(zhì)量為M，則晶胞質(zhì)量為4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g，兩個(gè)離得最近的鈣離子是位于頂點(diǎn)和面心上的，則晶胞面對(duì)角線長(zhǎng)度為2a c，故晶胞棱長(zhǎng)為2a cm×$\frac{\sqrt{2}}{2}$=$\sqrt{2}a$ cm，則4×$\frac{M}{{N}_{A}}$g=ρg/cm³×（$\sqrt{2}a$ cm）³，解得M=$\frac{\sqrt{2}}{2}$ρN_Aa³，
故答案為：8；$\frac{\sqrt{2}}{2}$ρN_Aa³．

點(diǎn)評(píng) 本題是對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查，涉及空間構(gòu)型判斷、晶體類型與性質(zhì)、核外電子排布、電離能、雜化方式、等電子體、配合物、晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等，需要學(xué)生具備一定的空間想象與數(shù)學(xué)計(jì)算能力．