Question

【題目】氟及其化合物用途非常廣泛。回答下列問題：

（1）聚四氟乙烯商品名稱為“特氟龍”，可做不粘鍋涂層。它是一種準晶體，該晶體是一種無平移周期序、但有嚴格準周期位置序的獨特晶體。可通過____方法區分晶體、準晶體和非晶體。

（2）基態銻（Sb）原子價電子排布的軌道式為____。[H2F]+[SbF6]—（氟酸銻）是一種超強酸，存在[H2F]+，該離子的空間構型為______，依次寫出一種與[H2F]+具有相同空間構型和鍵合形式的分子和陰離子分別是_______、_________。

（3）硼酸（H3BO3）和四氟硼酸銨（NH4BF4）都有著重要的化工用途。

①H3BO3和NH4BF4涉及的四種元素中第二周期元素的第一電離能由大到小的順序_____（填元素符號）。

②H3BO3本身不能電離出H+，在水中易結合一個OH﹣生成[B(OH)4]﹣，而體現弱酸性。[B(OH)4]﹣中B原子的雜化類型為_____。

③NH4BF4（四氟硼酸銨）可用作鋁或銅焊接助熔劑、能腐蝕玻璃等。四氟硼酸銨中存在_______（填序號）：

A 離子鍵 B σ鍵 C π鍵 D 氫鍵 E 范德華力

（4）SF6被廣泛用作高壓電氣設備絕緣介質。SF6是一種共價化合物，可通過類似于Born-Haber循環能量構建能量圖（見圖a）計算相聯系的鍵能。則S—F的鍵能為_______kJ·mol-1。

（5）CuCl的熔點為426℃，熔化時幾乎不導電；CuF的熔點為908℃，密度為7.1g·cm-3。

①CuF比CuCl熔點高的原因是_____________；

② 已知NA為阿伏加德羅常數。CuF的晶胞結構如上“圖b”。則CuF的晶胞參數a=__________nm （列出計算式）。

Answer 1

【答案】X—射線衍射 V型 H2O NH2- F＞N＞O＞B sp3 AB 327 由兩者的熔點可知，CuCl是分子晶體，而CuF為離子晶體，CuF離子晶體的晶格能大于CuCl分子間范德華力 ×107

【解析】

（1）通過X—射線衍射區分晶體、非晶體、準晶體；

（2）根據銻元素原子核外電子排布寫出基態銻（Sb）原子價電子排布的軌道式；用價層電子對互斥理論判斷[H2F]+的空間構型；用替代法書寫與[H2F]+具有相同空間構型和鍵合形式的分子和陰離子；

（3）①同周期主族元素自左而右原子半徑減小，第一電離能呈增大趨勢；

②[B(OH)4]﹣中B的價層電子對=4+1/2（3+1-4×1）=4，所以采取sp3雜化；

③NH4BF4（四氟硼酸銨）中含銨根離子和氟硼酸根離子，二者以離子鍵相結合；銨根離子中含3個σ鍵和1個配位鍵，氟硼酸根離子中含3個σ鍵和1個配位鍵；

（4）鍵能指氣態基態原子形成1mol化學鍵釋放的最大能量。由圖a可知，氣態基態S（g）和6F（g）原子形成SF6（g）釋放的能量為1962kJ，即形成6molS—F鍵釋放的能量為1962kJ，則形成1molS—F鍵釋放的能量為1962kJ÷6=327kJ，則S—F的鍵能為327kJ·mol-1；

（5）①CuCl是分子晶體，而CuF為離子晶體，CuF離子晶體的晶格能大于CuCl分子間范德華力，故CuF比CuCl熔點高；

②均攤法計算晶胞中Cu+、F-離子數，計算晶胞質量，晶胞質量=晶體密度×晶胞體積；

（1）從外觀無法區分三者，區分晶體、非晶體、準晶體最可靠的方法是X—射線衍射法。本小題答案為：X-射線衍射。

（2）銻為51號元素，Sb位于第五周期VA族，則基態銻（Sb）原子價電子排布的軌道式為；[H2F]+[SbF6]—（氟酸銻）是一種超強酸，存在[H2F]+，[H2F]+中中心原子F的價層電子對數為2+=4，σ鍵電子對數為2，該離子的空間構型為V型，與[H2F]+具有相同空間構型和鍵合形式的分子為H2O、陰離子為NH2- 。本小題答案為：； V型 ；H2O ； NH2-。

（3）①H3BO3和NH4BF4涉及的四種元素中第二周期元素是B、N、O、F四種元素，同周期元素從左向右第一電離能呈增大趨勢，N的2p能級半充滿較穩定，N的第一電離能大于O，則這四種元素第一電離能由大到小的順序為F＞N＞O＞B。本小題答案為：F＞N＞O＞B。

②[B(OH)4]﹣中B的價層電子對=4+1/2（3+1-4×1）=4，所以B采取sp3雜化。本小題答案為：sp3。

③NH4BF4（四氟硼酸銨）中含銨根離子和氟硼酸根離子，銨根離子中含3個σ鍵和1個配位鍵，氟硼酸根離子中含3個σ鍵和1個配位鍵，銨根離子和氟硼酸根離子以離子鍵相結合，則四氟硼酸銨中存在離子鍵、σ鍵、配位鍵。本小題答案為：AB。

（4）鍵能指氣態基態原子形成1mol化學鍵釋放的最大能量。由圖a可知，氣態基態S（g）和6F（g）原子形成SF6（g）釋放的能量為1962kJ，即形成6molS—F鍵釋放的能量為1962kJ，則形成1molS—F鍵釋放的能量為1962kJ÷6=327kJ，則S—F的鍵能為327kJ·mol-1。本小題答案為：327。

（5）①CuCl的熔點為426℃，熔化時幾乎不導電，CuCl是分子晶體，而CuF的熔點為908℃，CuF為離子晶體，CuF離子晶體的晶格能大于CuCl分子間范德華力，故CuF比CuCl熔點高。本小題答案為：由兩者的熔點可知，CuCl是分子晶體，而CuF為離子晶體，CuF離子晶體的晶格能大于CuCl分子間范德華力。

②晶胞中Cu+數目為8×1/8+6×1/2=4，F-數目為4，故晶胞質量=（4×64+4×19）g÷NA =（4×83）/NA g，根據=7.1g/cm3×(a ×10-7cm)3，a=×107nm。本小題答案為：×107。