Question

5．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）鹵族元素位于元素周期表的p區(qū)；溴的價電子排布式為4s²4p⁵．
（2）測定液態(tài)氟化氫的相對分子質量，實驗值大于20，原因是存在因氫鍵形成的締合分子（HF）_n．
（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(wěn)定的單核陽離子的鹵素原子是碘（寫出名稱）．

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

（4）已知碘酸（HIO₃）和高碘酸（H₅IO₆）的結構分別如圖1、2所示：
請比較二者酸性強弱：HIO₃＞H₅IO₆（填“＞”、“＜”或“=”），原因是碘酸中非羥基氧原子數多，其正電性更高，導致I-O-H中O的電子更向I偏移，越易電離出氫離子，酸性強于高碘酸
（5）BCl₃是一種非金屬氯化物，其分子中B-Cl鍵的鍵角為120°，寫出一種與BCl₃互為等電子體的離子CO₃^2-．
（6）如圖3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．碘晶體中存在的相互作用有非極性鍵和范德華力
（7）已知CaF₂晶體（如圖4）的密度為pg/cm³，N_A為阿伏伽德羅常數．
①陽離子的配位數為8．
②晶胞邊長a=$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$cm（用含p、N_A的代數式表示）

Answer 1

分析 （1）根據基態(tài)原子核外電子排布式中最后填入電子名稱確定區(qū)域名稱，溴是35號元素，最外層電子為其價電子，4s能級上排列2個電子，4p能級上排列5個電子；
（2）F的非金屬性很強，HF分子之間能形成氫鍵；
（3）元素的第一電離能越大，元素失電子能力越弱，得電子能力越強，元素的第一電離能越小，元素失電子能力越強，得電子能力越弱，則越容易形成陽離子；
（4）根據含氧酸中，酸的元數取決于羥基氫的個數，含非羥基氧原子個數越多，酸性越強；
（5）根據價層電子對互斥理論來確定其雜化方式和分子的空間構型，然后判斷鍵角；原子數、價電子數均相同的微粒互為等電子體；
（6）碘為分子晶體，晶胞中占據頂點和面心，據此分析；
（7）①利用均攤法確定每個晶胞中含有的鈣離子、氟離子個數，然后確定配位數；
②根據ρ=$\frac{m}{V}$，V=a³計算．

解答 解：（1）鹵族元素最后填入的電子為p電子，所以鹵族元素位于元素周期表的p區(qū)；
溴是35號元素，最外層電子為其價電子，4s能級上排列2個電子，4p能級上排列5個電子，所以其價電子排布式為：4s²4p⁵，
故答案為：p；4s²4p⁵；
（2）F的非金屬性很強，HF分子之間能形成氫鍵，存在因氫鍵形成的締合分子（HF）_n，所以測定液態(tài)氟化氫的相對分子質量，實驗值大于20；
故答案為：存在因氫鍵形成的締合分子（HF）_n；
（3）鹵族元素包含：F、Cl、Br、I、At元素，元素的第一電離能越大，元素失電子能力越弱，得電子能力越強，元素的第一電離能越小，元素失電子能力越強，得電子能力越弱，則越容易形成陽離子，從表中數據可知鹵族元素中第一電離能最小的是I元素，則碘元素易失電子生成簡單陽離子，
故答案為：碘；
（4）H₅IO₆（）中含有5個羥基氫，為五元酸，含非羥基氧原子1個，HIO₃為一元酸，含有1個羥基氫，含非羥基氧原子2個，碘酸中非羥基氧原子數多，其正電性更高，導致I-O-H中O的電子更向I偏移，越易電離出氫離子，酸性強于高碘酸，所以酸性：H₅IO₆＜HIO₃，
故答案為：＜；碘酸中非羥基氧原子數多，其正電性更高，導致I-O-H中O的電子更向I偏移，越易電離出氫離子，酸性強于高碘酸；
（5）BCl₃中心B原子的價層電子對數=3+$\frac{3-3×1}{2}$=3，所以雜化方式為sp²雜化，沒有孤電子對，分子的空間構型為平面三角形，則鍵角為120°；BCl₃與CO₃^2-具有相同的電子數目和原子數目，屬于等電子體；
故答案為：120°；CO₃^2-；
（6）A．碘分子的排列有2種不同的取向，在頂點和面心不同，2種取向不同的碘分子以4配位數交替配位形成層結構，故A正確；
B．碘分子位于頂點和面心，用均攤法可知平均每個晶胞中有4個碘分子，即有8個碘原子，故B錯誤；
C．碘晶體為無限延伸的空間結構，構成微粒為分子，是分子晶體，故C錯誤；
D．碘晶體中的碘原子間存在I-I非極性鍵，且晶體中分子之間存在范德華力，故D正確，
故答案為：AD；
（7）①在CaF₂晶胞中每個Ca²⁺連接4個氟離子，但在下面一個晶胞中又連接4個氟離子，所以其配位數為8；
故答案為：8；
②晶胞中Ca²⁺數為$\frac{1}{2}$×6+$\frac{1}{8}$×8=4，F^-數為8，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{19×8+40×4}{{N}_{A}}}{{a}^{3}}$，則a=$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$cm；
故答案為：$\root{3}{\frac{312}{ρ•{N}_{A}}}$．

點評 本題考查物質結構與性質，綜合性強，涉及元素周期表、核外電子排布、分子結構與性質、電離能、晶體結構與性質、雜化軌道、等電子體、晶胞計算等，側重對主干知識的考查，需要學生熟練掌握基礎知識，題目難度中等．