Question

【题目】卤族元素（F、Cl、Br、I）是典型的非金属元素，它们的单质及化合物在生产生活中用途广泛。请回答下列问题：

（1）氟原子的价电子排布式为___，其原子核外电子能量最高轨道的电子云形状为__。

（2）同主族元素的第一电离能大小存在一定的规律，卤族元素（F、Cl、Br、I）中，第一电离能由大到小的顺序是___。

（3）氯元素价态多样，可以与氧元素形成多种阴离子，其中ClO3的空间构型为__，ClO4中氯原子的杂化方式为____，请写出一种与ClO4互为等电子体的微粒____。

（4）HF的相对分子质量小于HCl，但沸点却高于HCl，原因是____。

（5）CaF2的晶胞结构如图所示，其中氟离子的配位数是___。已知晶胞中相邻最近的两个Ca2+的核间距为anm，NA为阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为___g·cm3。（列出计算式）

Answer 1

【答案】2s22p5 纺锤形（或哑铃形） F>Cl>Br>I 三角锥形 sp3 PO43-、CCl4等 HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键 4

【解析】

（1）氟原子的价电子为最外层电子，p轨道电子云形状为纺锤形（或哑铃形）；

（2）同主族从上到下，随着原子半径的增大，原子核对价电子的吸引力减弱，故第一电离能依次减弱；

（3）根据价层电子互斥理论，判断杂化方式及空间构型；等电子体为含有相同原子总数和价电子总数的微粒；

（4）HF分子间形成氢键，使分子间作用力增大，其沸点升高；

（5）利用均摊法进行计算。

（1）氟原子的价电子为最外层电子，即2s22p5；核外电子能级最高的轨道为p轨道，其电子云形状为纺锤形（或哑铃形）。

（2）同主族从上到下，随着原子半径的增大，原子核对价电子的吸引力减弱，故第一电离能依次减弱；卤族元素（F、Cl、Br、I）中，第一电离能由大到小的顺序为F>Cl>Br>I。

（3）在ClO3-中价层电子对数3+=4，氯原子采取sp2杂化，且含有1对孤电子对，空间构型为三角锥型；在中价层电子对数=4+=4，故氯原子采取sp3杂化；含有相同原子总数和价电子总数的等电子体有CCl4、PO43-。

（4）HF分子间形成氢键，使分子间作用力增大，其沸点升高，而HCl分子间不存在氢键。

（5）由CaF2晶胞可知，与每个F紧邻的Ca2+有4个，因而配位数为4。利用均摊法，在立方体晶胞中钙离子位于顶点和面心，数目为：8×+6×=4，氟离子位于体内，数目为8；相邻最近的两个Ca2+的核间距为a nm，则晶胞边长为a nm。则晶胞的质量m=ρ·V=ρ×(a)3×1021 cm3=g，故=g·cm-3。