Question

氟及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：

（1）聚四氟乙烯商品名称为“特氟龙”，可做不粘锅涂层。它是一种准晶体，该晶体是一种无平移周期序、但有严格准周期位置序的独特晶体。可通过____方法区分晶体、准晶体和非晶体。

（2）基态锑（Sb）原子价电子排布的轨道式为____。[H₂F]⁺[SbF₆]^—（氟酸锑）是一种超强酸，存在[H₂F]⁺，该离子的空间构型为______，依次写出一种与[H₂F]⁺具有相同空间构型和键合形式的分子和阴离子分别是_______、_________。

（3）硼酸（H₃BO₃）和四氟硼酸铵（NH₄BF₄）都有着重要的化工用途。

①H₃BO₃和NH₄BF₄涉及的四种元素中第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序_____（填元素符号）。

②H₃BO₃本身不能电离出H⁺，在水中易结合一个OH^﹣生成[B(OH)₄]^﹣，而体现弱酸性。[B(OH)₄]^﹣中B原子的杂化类型为_____。

③NH₄BF₄（四氟硼酸铵）可用作铝或铜焊接助熔剂、能腐蚀玻璃等。四氟硼酸铵中存在_______（填序号）：

A 离子键       B σ键        C π键        D 氢键      E 范德华力  

（4）SF₆被广泛用作高压电气设备绝缘介质。SF₆是一种共价化合物，可通过类似于Born-Haber循环能量构建能量图（见图a）计算相联系的键能。则S—F的键能为_______kJ·mol^-1。

 

（5）CuCl的熔点为426℃，熔化时几乎不导电；CuF的熔点为908℃，密度为7.1g·cm^-3。

①CuF比CuCl熔点高的原因是_____________；

② 已知N_A为阿伏加德罗常数。CuF的晶胞结构如上“图b”。则CuF的晶胞参数a=__________nm （列出计算式）。

Answer

X—射线衍射 V型 H2O NH2- F＞N＞O＞B sp3 AB 327 由两者的熔点可知，CuCl是分子晶体，而CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力 ×107

【解析】

（1）通过X—射线衍射区分晶体、非晶体、准晶体；

（2）根据锑元素原子核外电子排布写出基态锑（Sb）原子价电子排布的轨道式；用价层电子对互斥理论判断[H2F]+的空间构型；用替代法书写与[H2F]+具有相同空间构型和键合形式的分子和阴离子；

（3）①同周期主族元素自左而右原子半径减小，第一电离能呈增大趋势；

②[B(OH)4]﹣中B的价层电子对=4+1/2（3+1-4×1）=4，所以采取sp3杂化；

③NH4BF4（四氟硼酸铵）中含铵根离子和氟硼酸根离子，二者以离子键相结合；铵根离子中含3个σ键和1个配位键，氟硼酸根离子中含3个σ键和1个配位键；

（4）键能指气态基态原子形成1mol化学键释放的最大能量。由图a可知，气态基态S（g）和6F（g）原子形成SF6（g）释放的能量为1962kJ，即形成6molS—F键释放的能量为1962kJ，则形成1molS—F键释放的能量为1962kJ÷6=327kJ，则S—F的键能为327kJ·mol-1；

（5）①CuCl是分子晶体，而CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力，故CuF比CuCl熔点高；

②均摊法计算晶胞中Cu+、F-离子数，计算晶胞质量，晶胞质量=晶体密度×晶胞体积；

（1）从外观无法区分三者，区分晶体、非晶体、准晶体最可靠的方法是X—射线衍射法。本小题答案为：X-射线衍射。

（2）锑为51号元素，Sb位于第五周期VA族，则基态锑（Sb）原子价电子排布的轨道式为；[H2F]+[SbF6]—（氟酸锑）是一种超强酸，存在[H2F]+，[H2F]+中中心原子F的价层电子对数为2+=4，σ键电子对数为2，该离子的空间构型为V型，与[H2F]+具有相同空间构型和键合形式的分子为H2O、阴离子为NH2- 。本小题答案为：； V型 ；H2O ； NH2-。

（3）①H3BO3和NH4BF4涉及的四种元素中第二周期元素是B、N、O、F四种元素，同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，N的2p能级半充满较稳定，N的第一电离能大于O，则这四种元素第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O＞B。本小题答案为：F＞N＞O＞B。

②[B(OH)4]﹣中B的价层电子对=4+1/2（3+1-4×1）=4，所以B采取sp3杂化。本小题答案为：sp3。

③NH4BF4（四氟硼酸铵）中含铵根离子和氟硼酸根离子，铵根离子中含3个σ键和1个配位键，氟硼酸根离子中含3个σ键和1个配位键，铵根离子和氟硼酸根离子以离子键相结合，则四氟硼酸铵中存在离子键、σ键、配位键。本小题答案为：AB。

（4）键能指气态基态原子形成1mol化学键释放的最大能量。由图a可知，气态基态S（g）和6F（g）原子形成SF6（g）释放的能量为1962kJ，即形成6molS—F键释放的能量为1962kJ，则形成1molS—F键释放的能量为1962kJ÷6=327kJ，则S—F的键能为327kJ·mol-1。本小题答案为：327。

（5）①CuCl的熔点为426℃，熔化时几乎不导电，CuCl是分子晶体，而CuF的熔点为908℃，CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力，故CuF比CuCl熔点高。本小题答案为：由两者的熔点可知，CuCl是分子晶体，而CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力。

②晶胞中Cu+数目为8×1/8+6×1/2=4，F-数目为4，故晶胞质量=（4×64+4×19）g÷NA =（4×83）/NA g，根据=7.1g/cm3×(a ×10-7cm)3，a=×107nm。本小题答案为：×107。