Question

17．氟元素是电负性最大的非金属元素，且氟原子的半径小，因此氟单质极易和金属单质反应且把它们氧化到最高价态，如MnF₇、VF₅、CaF₂等．氟元素还可以和氧元素形成氟化物，如OF₂等．
请回答下列问题：
（1）V原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²．如图表示一个不完整的CaF₂ 晶胞，
则图中实心球表示Ca²⁺（填“F^-或Ca²⁺）． 设晶胞边长为a，则最近的F^-和Ca²⁺之间的距离为$\frac{\sqrt{3}a}{4}$（用含a的代数式表示）．
（2）OF₂分子中氧原子的轨道杂化类型为sp³，OF₂被称为氟化物而不被称为氧化物的原因是氧化物中氧元素的化合价为-2价，而在OF₂中氧元素的化合价为+2价．

Answer 1

分析 （1）V原子是23号，其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；利用均摊法计算钙离子和氟离子的个数，然后判断；把晶胞分成8个小的立方体如图，则F^-位于小立方体的中心，即小红球，则Ca²⁺与F^-之间的最近距离为小立方体的体对角线的一半；
（2）根据O原子的价层电子对数判断；根据OF₂中O元素的化合价分析．

解答 解：（1）V原子是23号，其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；CaF₂晶胞中，白球的数目为8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑球全部在晶胞内部，数目为8，则图中白球是钙离子；把晶胞分成8个小的立方体如图，则F^-位于小立方体的中心，即小红球，则Ca²⁺与F^-之间的最近距离为小立方体的体对角线的一半，已知晶胞边长为a，则小立方体的边长为$\frac{a}{2}$，设Ca²⁺与F^-之间的最近距离为x，
则（ $\frac{a}{2}$）²+（ $\frac{a}{2}$）²+（ $\frac{a}{2}$）²=x²，解得x=$\frac{\sqrt{3}a}{4}$；
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；Ca²⁺；$\frac{\sqrt{3}a}{4}$；
（2）OF₂分子中氧原子为2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，属于sp³杂化；OF₂中F元素为-1价，O元素的化合价为+2价，而氧化物中O元素的化合价为-2价，所以OF₂被称为氟化物；
故答案为：sp³；氧化物中氧元素的化合价为-2价，而在OF₂中氧元素的化合价为+2价．

点评 本题考查了电子排布式、晶胞的分析与计算、杂化理论的应用等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力，注意把握晶胞的计算方法