Question

5．氟是電負性最大的非金屬元素，又因其半徑較小，極易和金屬元素反應(yīng)，并將它們氧化到最高價態(tài)，生成MnF₇、VF₅、CaF₂等．氟還可以和氧形成一系列的氟化物，如OF₂、O₂F₂、O₄F₂等．請回答下列問題：
（1）V原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²．如右圖所示為一個完整的CaF₂晶胞，則圖中白球表示Ca²⁺ （填“F^-”或“Ca²⁺”）．設(shè)晶胞邊長為a，則Ca²⁺與F^-之間的最近距離為$\frac{\sqrt{3}a}{4}$．
（2）OF₂分子中氧原子的軌道雜化類型為sp³，OF₂被稱為氟化物而不被稱為氧化物的原因是氧化物中氧元素的化合價為-2，而在OF₂中氧元素的化合價為+2價．
（3）O₂F₂是一種強氧化劑，由O₂和F₂在低溫下合成，運用VSEPR模型給出，O₂F₂是極性（填“極性”或“非極性”）分子．
（4）氫氟酸是一種弱酸，其原因是HF分子之間以氫鍵的方式結(jié)合．

Answer 1

分析 （1）V原子是23號，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；利用均攤法計算鈣離子和氟離子的個數(shù)，然后判斷；把晶胞分成8個小的立方體如圖，則F^-位于小立方體的中心，即小紅球，則Ca²⁺與F^-之間的最近距離為小立方體的體對角線的一半；
（2）根據(jù)O原子的價層電子對數(shù)判斷；根據(jù)OF₂中O元素的化合價分析；
（3）O₂F₂中O原子的價層電子對數(shù)為4，其中含有2個孤電子對，為V形結(jié)構(gòu)；
（4）氫氟酸分子之間形成氫鍵，電離程度較�。�

解答 解：（1）V原子是23號，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；CaF₂晶胞中，白球的數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑球全部在晶胞內(nèi)部，數(shù)目為8，則圖中白球是鈣離子；把晶胞分成8個小的立方體如圖，則F^-位于小立方體的中心，即小紅球，則Ca²⁺與F^-之間的最近距離為小立方體的體對角線的一半，已知晶胞邊長為a，則小立方體的邊長為$\frac{a}{2}$，設(shè)Ca²⁺與F^-之間的最近距離為x，
則（$\frac{a}{2}$）²+（$\frac{a}{2}$）²+（$\frac{a}{2}$）²=x²，解得x=$\frac{\sqrt{3}a}{4}$；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；Ca²⁺；$\frac{\sqrt{3}a}{4}$；
（2）OF₂分子中氧原子為2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，屬于sp³雜化；OF₂中F元素為-1價，O元素的化合價為+2價，而氧化物中O元素的化合價為-2價，所以O(shè)F₂被稱為氟化物；
故答案為：sp³；氧化物中氧元素的化合價為-2，而在OF₂中氧元素的化合價為+2價；
（3）O₂F₂中O原子的價層電子對數(shù)為4，其中含有2個孤電子對，為V形結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)不對稱，正負電荷中心不重疊，屬于極性分子；
故答案為：極性；
（4）氫氟酸分子之間形成氫鍵，電離程度較小，即HF在溶液中不能完全電離，所以HF為弱酸；
故答案為：HF分子之間以氫鍵的方式結(jié)合．

點評 本題考查了電子排布式、晶胞的分析與計算、雜化理論的應(yīng)用、分子極性的判斷、氫鍵等，題目涉及的知識點較多，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力，注意把握晶胞的計算方法．