Question

20．氟及氟产品在工农业生产中应用非常广泛，回答下列问题：
（1）基态氟原子核外电子的运动状态有9种，这些电子的电子云形状有2种；氟原子的外围电子排布式为2s²2p⁵．
（2）NaHF₂（氟化氢钠）电解可制氟气，NaHF₂中所含作用力的类型有离子键、共价键、氢键；与HF₂^-互为等电子体的分子有CO₂（或Na₂O）（举一例）．
（3）N₂F₂（二氟氮烯）分子中，氮原子的杂化轨道类型为sp²，画出N₂F₂可能的结构式．
（4）三氟化硼乙醚（如图1）的熔点为-58℃，沸点为126～129℃，它属于分子晶体．
（5）氟化钙的晶胞结构如图2所示，晶胞参数α=0.555pm．
①Ca²⁺、F^-的配位数分别为8和4．
②列式表示氟化钙晶体的密度：ρ=$\frac{4×78}{{N}_{A}•（{5.55×1{0}^{-6}）}^{3}}$g•cm^-3（不必计算出结果）．

Answer 1

分析 （1）原子核外含有多少电子，核外电子的运动状态就有几种；氟原子含有s和p两种类型的轨道，则电子云有2种；氟原子最外层为L层，含有7个电子，据此写出外围电子排布式；
（2）NaHF₂中含有离子键、共价键，F的电负性较强，还存在氢键；
（3）N₂F₂（二氟氮烯）分子中存在氮氮双键和两个N-F键，据此画出其结构式，在根据N原子形成的σ键数目判断杂化类型；
（4）根据三氟化硼乙醚的熔点、沸点大小进行判断其晶体类型；
（5）①根据图示的晶胞结构判断钙离子、氟离子的配位数；
②该晶胞为立方体结构，根据棱长计算出该晶胞体积，再结合ρ=$\frac{m}{V}$计算出氟化钙晶体的密度．

解答 解：（1）基态氟原子核外含有9个电子，则其核外电子的运动状态有9种；氟原子核外含有2s轨道和p轨道两种轨道，则氟原子的电子的电子云形状有2种；氟原子的外围含有7个电子，其外围电子排布式为：2s²2p⁵，
故答案为：9；2；2s²2p⁵；
（2）NaHF₂为离子化合物，存在离子键，H-F键为共价键，F的电负性较强，还存在氢键，
故答案为：离子键、共价键、氢键；CO₂（或Na₂O）；
（3）N₂F₂（二氟氮烯）分子中，氮原子形成了3个σ键和1个π键，则其杂化轨道类型为sp²；N₂F₂可能的结构式为：，
故答案为：sp²；；
（4）三氟化硼乙醚（如图1）的熔点为-58℃，沸点为126～129℃，其熔沸点降低，应该属于分子晶体，
故答案为：分子；
（5）①在CaF₂晶胞中每个Ca²⁺连接4个氟离子，但在下面一个晶胞中又连接4个氟离子，所以其配位数为8；在CaF₂晶胞中每个F^-连接4个钙离子，所以其配位数为4，
故答案为：8；4；
②该晶胞中含有钙离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，氟离子在该晶胞的内部，所以氟离子个数是8，该晶胞中含有4个CaF₂，该晶胞的体积为：V=（5.55×10^-6）³cm³，该晶胞的密度为：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4×78}{{N}_{A}•（{5.55×1{0}^{-6}）}^{3}}$，
故答案为：ρ=$\frac{4×78}{{N}_{A}•（{5.55×1{0}^{-6}）}^{3}}$．

点评 本题考查了晶胞计算，题目难度中等，涉及原子核外电子排布、原子轨道杂化方式及杂质类型、晶胞结构及计算等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学计算能力，注意掌握晶胞的结构及计算方法，明确原子核外电子排布规律及原子轨道杂化类型的判断方法．