Question

6．卤族元素的单质和化合物很多，请用物质结构与性质的相关知识回答：
（1）在一定浓度的溶液中，存在（HF）_n缔合分子，使HF分子缔合的作用力氢键．
（2）ClO₄^-中氯原子的杂化方式为sp³，离子的立体构型为正四面体；
（3）已知碘酸（HIO₃）和高碘酸（H₅IO₆）的结构分别如图1I、II所示：请比较酸性强弱：HIO₃＞　H₅IO₆（填“＞”、“＜”或“=”）．H₅IO₆分子中σ键与π键的个数比为11：1．
（4）如图2为碘晶体晶胞结构，有关说法中正确的是BC．
A、用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
B、碘晶体为分子的配位数为12，具有分子密堆积特征
C、碘晶体中存在的相互作用有非极性键和范德华力
D、碘晶体中碘分子有3种排列方向
（5）观察CaF₂晶胞结构，判断F^-占据Ca²⁺形成的四面体空隙中，Ca²⁺占据F^-形成的六面体空隙中，若相邻的两个Ca²⁺的核间距为acm，晶胞密度为pg/cm3，N_A为阿伏伽德罗常数，则CaF₂的摩尔质量可以表示为$\frac{\sqrt{2}}{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}$g/mol．

Answer 1

分析 （1）氟化氢、水和氨气中都存在氢键；
（2）该离子中价层电子对个数是4且不含孤电子对，利用价层电子对互斥理论判断Cl原子杂化方式及空间构型；
（3）含氧酸中，非羟基O原子个数越多，其酸性越强；共价单键为σ键、共价双键中含有σ键、π键；
（4）A．该晶胞中碘分子个数为4，每个分子含有两个碘原子；
B．碘晶胞中配位数=3×8÷2；
C．碘是分子晶体，分子之间存在范德华力，同种非金属元素之间易形成非极性键；
D．碘晶胞中存在一种排列方式；
（5）根据图知，每个氟离子连接4个钙离子，四个钙离子形成正四面体结构；每个钙离子连接8个氟离子，8个氟离子形成正六面体结构；该晶胞中氟离子个数为8、钙离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，若相邻的两个Ca²⁺的核间距为acm，则晶胞棱长=$\sqrt{2a}$cm，晶胞体积=（$\sqrt{2a}$cm）³，晶胞摩尔质量M=$\frac{ρV{N}_{A}}{4}$．

解答 解：（1）氟化氢、水和氨气中都存在氢键，氢键的存在导致HF分子之间缔合形成缔合分子，故答案为：氢键；
（2）ClO₄^-中氯原子价层电子对个数是4且不含孤电子对，所以Cl原子的杂化方式为sp³，离子的立体构型为正四面体，故答案为：sp³；正四面体形；
（3）含氧酸中，非羟基O原子个数越多，其酸性越强，碘酸中非羟基氧原子个数大于高碘酸，所以酸性HIO₃＞H₅IO₆；共价单键为σ键、共价双键中含有σ键、π键，则H₅IO₆分子中σ键与π键的个数比为11：1，
故答案为：＞；11：1；
（4）A、用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘分子，每个碘分子含有两个I原子，所以每个晶胞中含有8个I原子，故错误；
B、碘晶胞中配位数=3×8÷2=12，具有分子密堆积特征，故正确；
C、碘晶体属于分子晶体，分子之间存在范德华力，相邻原子之间存在非极性键，故正确；
D、碘晶体中碘分子有1种排列方向，故错误；
故选BC；
（5）根据图知，每个氟离子连接4个钙离子，四个钙离子形成正四面体结构；每个钙离子连接8个氟离子，8个氟离子形成正六面体结构；该晶胞中氟离子个数为8、钙离子个数=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，若相邻的两个Ca²⁺的核间距为acm，则晶胞棱长=$\sqrt{2a}$cm，晶胞体积=（$\sqrt{2a}$cm）³，晶胞摩尔质量M=$\frac{ρV{N}_{A}}{4}$=$\frac{ρ（\sqrt{2}）^{3}{N}_{A}}{4}$g/mol=$\frac{\sqrt{2}}{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}$g/mol，
故答案为：四；六；$\frac{\sqrt{2}}{2}{a}^{3}ρ{N}_{A}$．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、微粒空间构型、氢键等知识点，为高频考点，利用均摊法、价层电子对互斥理论等知识点分析解答，难点是（5）题晶胞计算．