Question

12．三氟化氮（NF₃）是一种无色、无味、无毒且不可燃的气体，在半导体加工、太阳能电池制造和液晶显示器制造中得到广泛应用．它可在铜的催化作用下由F₂和过量的NH₃反应得到，该反应另一种产物为盐．
（1）该反应的化学方程式为3F₂+4NH₃$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+NH₄F．
（2）N、F两种元素的氢化物稳定性比较，NH₃＜HF（选填“＞”或“＜”）．
（3）N₃^-被称为类卤离子，写出一种与N₃^- 互为等电子体的分子的化学式N₂O（CO₂、CS₂等），N₃^-的空间构型为直线形．
（4）CaF₂的晶胞结构如图，若该晶胞边长为a pm，晶胞中F^-半径为bpm，则Ca²⁺半径的表达式为$\frac{\sqrt{3}}{4}a$-bpm（列式表示）．

Answer 1

分析 （1）NF₃在铜的催化作用下由F₂和过量的NH₃反应得到，该反应另一种产物为盐，由元素守恒知，该盐为氟化铵，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式；
（2）元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强；
（3）原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体；等电子体结构相似，根据二氧化碳分子构型判断该微粒构型；
（4）根据晶胞结构知，该晶胞中钙离子和氟离子之间的距离等于晶胞正方体体长的$\frac{1}{4}$，氟离子和钙离子距离等于两个离子半径之和，设Ca²⁺半径为xpm，晶胞正方体体长=$\sqrt{{a}^{2}+{a}^{2}+{a}^{2}}$pm，=$\sqrt{3}$apm，（b+x）pm=$\frac{\sqrt{3}}{4}a$pm，据此计算x．

解答 解：（1）NF₃在铜的催化作用下由F₂和过量的NH₃反应得到，该反应另一种产物为盐，由元素守恒知，该盐为氟化铵，根据反应物、生成物及反应条件书写方程式为3F₂+4NH₃$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+NH₄F，故答案为：3F₂+4NH₃$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+NH₄F；
（2）元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，非金属性N＜F，所以氢化物的稳定性NH₃＜HF，
故答案为：＜；
（3）原子个数相等、价电子数相等的微粒互为等电子体，N₃^-中原子个数是3、价电子数是15，所以其等电子体有N₂O、CO₂、CS₂；等电子体结构相似，根据二氧化碳分子构型判断该微粒构型为直线形，
故答案为：N₂O（CO₂、CS₂等）；直线形；
（4）根据晶胞结构知，该晶胞中钙离子和氟离子之间的距离等于晶胞正方体体长的$\frac{1}{4}$，氟离子和钙离子距离等于两个离子半径之和，设Ca²⁺半径为xpm，晶胞正方体体长=$\sqrt{{a}^{2}+{a}^{2}+{a}^{2}}$pm，=$\sqrt{3}$apm，（b+x）pm=$\frac{\sqrt{3}}{4}a$pm，则x=$\frac{\sqrt{3}}{4}a$-b，
故答案为：$\frac{\sqrt{3}}{4}a$-b．

点评 本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、等电子体、微粒空间构型判断、非金属性强弱判断等知识点，这些都是高频考点，难点是（4）题计算，明确氟离子和钙离子与体长关系是解本题关键，题目难度中等．