Question

[化學—選修3物質結構與性質](15分)
鹵族元素的單質和化合物很多，我們可以利用所學物質結構與性質的相關知識去認識和理解它們。
（1）鹵族元素位于周期表的_________區；溴的價電子排布式為____________________。
（2）在不太稀的溶液中，氫氟酸是以二分子締合(HF)₂形式存在的。使氫氟酸分子締合的作用力是________。
（3）請根據下表提供的第一電離能數據判斷：最有可能生成較穩定的單核陽離子的鹵素原子是_________。

	氟	氯	溴	碘	鈹
第一電離能 （kJ/mol）	1681	1251	1140	1008	900

（4）已知高碘酸有兩種形式,化學式分別為H₅IO₆（）和HIO₄，前者為五元酸，后者為一元酸。請比較二者酸性強弱:H₅IO₆_____HIO₄。（填“＞”、 “＜”或“＝”）
（5）碘在水中的溶解度雖然小，但在碘化鉀溶液中溶解度卻明顯增大這是由于溶液中發生下列反應I^-+I₂=I₃^-。I₃^-離子的中心原子周圍σ鍵電子對對數為_____，孤電子對對數為______， I₃^-離子的空間構型為___________。
與KI₃類似的，還有CsICl₂等_­。已知CsICl₂不穩定，受熱易分解，傾向于生成晶格能更大的物質，則它按下列_____式發生。    A．CsICl₂=CsCl+ICl        B．CsICl₂=CsI+Cl₂
（6）已知ClO₂^-為角型，中心氯原子周圍有四對價層電子。ClO₂^-中心氯原子的雜化軌道類型為___________，寫出一個ClO₂^-的等電子體__________。
（7）下圖為碘晶體晶胞結構。有關說法中正確的是_____________。

A．碘分子的排列有2種不同的取向，2種取向不同
的碘分子以4配位數交替配位形成層結構
B．用均攤法可知平均每個晶胞中有4個碘原子
C．碘晶體為無限延伸的空間結構，是原子晶體
D．碘晶體中的碘原子間存在非極性鍵和范德華力
（8）已知CaF₂晶體（見下圖）的密度為ρg/cm³，N_A為阿伏加德羅常數，相鄰的兩個Ca²⁺的核間距為a cm，則CaF₂的相對分子質量可以表示為___________。

Answer 1

（15分）
（1）p；4s²4p⁵
（2）氫鍵
（3）碘
（4）<
（5）2,3，直線型，A
（6）sp³雜化，Cl₂O、OF₂、BrO₂^-等
（7）AD
（8）ρN_Aa³/2.

試題分析：（1）根據鹵族元素的最外層電子排布的最后一個軌道判斷，鹵族元素位于周期表的p區；溴是第四周期元素，最外層7個電子，所以價電子排布式為4s²4p⁵
（2）HF分子間存在氫鍵，使氫氟酸是以二分子締合(HF)₂形式存在的；
（3）第一電離能越小，形成的離子越穩定，鹵族元素中碘的第一電離能最小，所以碘最有可能生成較穩定的單核陽離子；
（4）根據同種元素形成的含氧酸的酸性判斷依據，將酸寫成（HO）_mRO_n，n值越大，酸性越強。H₅IO₆與HIO₄寫成該形式后，HIO₄中的n值較大，酸性較強，所以:H₅IO₆<HIO₄。
（5）I₃^-離子的中心原子周圍σ鍵電子對對數的判斷把其中一個I當作是中心原子，另2個與其形成共價鍵，所以I₃^-離子的中心原子周圍有2個σ鍵，σ鍵電子對對數是2對；根據價層電子對互斥理論，孤電子對對數="1/2(7+1-2×1)=3," I₃^-離子的空間構型是直線型；CsCl與CsI相比，氯離子半徑小于碘離子半徑，離子半徑越小，晶格能越大，所以前者的晶格能較大，則按A式發生；
（6）ClO₂^-中心氯原子周圍有四對價層電子，根據雜化軌道理論判斷氯原子的雜化軌道類型為sp³雜化；ClO₂^-是3原子20個價電子的粒子，與它是等電子體的微粒有Cl₂O、OF₂、BrO₂^-等；
（7）A、根據晶胞結構判斷碘分子的排列有2種不同的取向，分別是頂點和面的中心，每種取向的碘分子與同層相同取向的碘分子距離最近且相等的都是4個碘分子，所以2種取向不同的碘分子以4配位數交替配位形成層結構，正確；B、用均攤法可知平均每個晶胞中有4個碘分子，8個碘原子，錯誤；C、碘晶體為無限延伸的空間結構，但不是網狀結構，不是原子晶體，是分子晶體，錯誤；D、碘分子中的碘原子間是非極性鍵，碘分子間的碘原子之間是范德華力，正確，答案選AD；
（8）圖中黃球是8個，紅球是4個，所以紅球代表Ca²⁺，相鄰的兩個Ca²⁺即頂點與面心的鈣離子，核間距為acm，則晶胞的邊長是acm，設CaF₂的相對分子質量為M，則ρ=4M/N_A÷(a)³，所以M=ρN_Aa³/2.