Question

16．鹵素的單質(zhì)和化合物種類很多，我們可以利用所學物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)知識去認識和理解它們．
回答下列問題：
（1）溴原子的價層電子排布圖為．根據(jù)下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
第一電離能（kJ•mol-1）	1681	1251	1140	1008

（2）氫氟酸在一定濃度的溶液中主要以二分子締合（HF）₂形式存在，使氟化氫分子締合的相互作用是氫鍵．碘在水中溶解度小，但在碘化鉀溶液中明顯增大，這是由于發(fā)生反應(yīng)：I+I₂=I₃^-，CsICl₂與KI₃類似，受熱易分解，傾向于生成晶格能更大的物質(zhì)，試寫出CsICl₂受熱分解的化學方程式：CsICl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CsCl+ICl．
（3）ClO₂^-中心氯原子的雜化軌道類型為sp³，與ClO₂^-具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的物質(zhì)化學式為（寫出一個即可）Cl₂O、OF₂等．
（4）如圖1為碘晶體胞結(jié)構(gòu)，平均每個晶胞中有8個碘原子，碘晶體中碘分子的配位數(shù)為12．
（5）已知N_A為阿伏加德羅常數(shù)，CaF₂晶體密度為ρg•cm^-3，其晶胞如圖2所示，兩個最近Ca²⁺核間距離為anm，則CaF₂的相對分子質(zhì)量可以表示為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10^-21a³ρN_A．

Answer 1

分析 （1）Br原子的價電子為4s、4p電子；
元素的第一電離能越小，其失電子能力越大，則越易生成陽離子；
（2）氫鍵能使氫化物分子之間相互締合；
碘在水中溶解度小，但在碘化鉀溶液中明顯增大，這是由于發(fā)生反應(yīng)：I+I₂=I₃^-，CsICl₂與KI₃類似，受熱易分解，傾向于生成晶格能更大的物質(zhì)CsCl，同時生成ICl，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式；
（3）ClO₂^-中心氯原子價層電子對個數(shù)=2+$\frac{7+1-2×2}{2}$=4且含有兩個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷雜化軌道類型，等電子體空間構(gòu)型和鍵合形式相似；
（4）利用均攤分計算平均每個晶胞中碘原子個數(shù)，碘晶體中碘分子的配位數(shù)=3×4÷2；
（5）該晶胞中F離子個數(shù)為8、Ca²⁺個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，兩個最近Ca²⁺核間距離為anm=10^-7cm，
晶胞棱長=$\sqrt{\frac{（2×1{0}^{-7}）}{2}}$cm=$\sqrt{2}$×10^-7cm，晶胞體積=（$\sqrt{2}$×10^-7cm）³，根據(jù)密度=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$計算CaF₂的相對分子質(zhì)量．

解答 解：（1）Br原子的價電子為4s、4p電子，則其價電子排布圖為；
元素的第一電離能越小，其失電子能力越大，則越易生成陽離子，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，第一電離能最小的是I，則易形成陽離子的是I，故答案為：；I；
（2）氫鍵能使氫化物分子之間相互締合，HF中含有氫鍵，所以氫鍵導致使氟化氫分子締合；
在水中溶解度小，但在碘化鉀溶液中明顯增大，這是由于發(fā)生反應(yīng)：I+I₂=I₃^-，CsICl₂與KI₃類似，受熱易分解，傾向于生成晶格能更大的物質(zhì)CsCl，同時生成ICl，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件書寫方程式為CsICl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CsCl+ICl，
故答案為：氫鍵；CsICl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CsCl+ICl；
（3）ClO₂^-中心氯原子價層電子對個數(shù)=2+$\frac{7+1-2×2}{2}$=4且含有兩個孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷雜化軌道類型為sp³，等電子體結(jié)構(gòu)和鍵合形式相同，則與該離子互為等電子體的有Cl₂O、OF₂等，
故答案為：sp³；Cl₂O、OF₂等；
（4）平均每個晶胞中碘原子個數(shù)=（8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$）×2=8，碘晶體中碘分子的配位數(shù)=3×4÷2=12，
故答案為：8；12；
晶胞中F離子個數(shù)為8、Ca²⁺個數(shù)=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，兩個最近Ca²⁺核間距離為anm=a×10⁷cm，
晶胞棱長=$\sqrt{\frac{（2×1{0}^{-7}）}{2}}$acm=$\sqrt{2}$×10^-7acm，晶胞體積=（$\sqrt{2}$×10^-7acm）³，ρ=$\frac{\frac{M}{{N}_{A}}×4}{V}$，則CaF₂的摩爾質(zhì)量=$\frac{ρV{N}_{A}}{4}$=$\frac{ρ×（\sqrt{2}a×1{0}^{-7}）^{3}{N}_{A}}{4}$g/mol=$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10^-21a³ρN_Ag/mol，所以其相對分子質(zhì)量為$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10^-21a³ρN_A，
故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$×10^-21a³ρN_A．

點評 本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點，涉及晶胞計算、原子雜化方式判斷、原子核外電子排布、氫鍵等知識點，綜合性較強，明確物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)性質(zhì)、原子構(gòu)成是解本題關(guān)鍵，知道價層電子對互斥理論、均攤分、等電子體概念等知識點，難點是晶胞計算，題目難度中等．