Question

17．氟元素是電負(fù)性最大的非金屬元素，且氟原子的半徑小，因此氟單質(zhì)極易和金屬單質(zhì)反應(yīng)且把它們氧化到最高價(jià)態(tài)，如MnF₇、VF₅、CaF₂等．氟元素還可以和氧元素形成氟化物，如OF₂等．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）V原子的核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²．如圖表示一個(gè)不完整的CaF₂ 晶胞，
則圖中實(shí)心球表示Ca²⁺（填“F^-或Ca²⁺）． 設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a，則最近的F^-和Ca²⁺之間的距離為$\frac{\sqrt{3}a}{4}$（用含a的代數(shù)式表示）．
（2）OF₂分子中氧原子的軌道雜化類型為sp³，OF₂被稱為氟化物而不被稱為氧化物的原因是氧化物中氧元素的化合價(jià)為-2價(jià)，而在OF₂中氧元素的化合價(jià)為+2價(jià)．

Answer 1

分析 （1）V原子是23號(hào)，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；利用均攤法計(jì)算鈣離子和氟離子的個(gè)數(shù)，然后判斷；把晶胞分成8個(gè)小的立方體如圖，則F^-位于小立方體的中心，即小紅球，則Ca²⁺與F^-之間的最近距離為小立方體的體對(duì)角線的一半；
（2）根據(jù)O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷；根據(jù)OF₂中O元素的化合價(jià)分析．

解答 解：（1）V原子是23號(hào)，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；CaF₂晶胞中，白球的數(shù)目為8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$=4，黑球全部在晶胞內(nèi)部，數(shù)目為8，則圖中白球是鈣離子；把晶胞分成8個(gè)小的立方體如圖，則F^-位于小立方體的中心，即小紅球，則Ca²⁺與F^-之間的最近距離為小立方體的體對(duì)角線的一半，已知晶胞邊長(zhǎng)為a，則小立方體的邊長(zhǎng)為$\frac{a}{2}$，設(shè)Ca²⁺與F^-之間的最近距離為x，
則（ $\frac{a}{2}$）²+（ $\frac{a}{2}$）²+（ $\frac{a}{2}$）²=x²，解得x=$\frac{\sqrt{3}a}{4}$；
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；Ca²⁺；$\frac{\sqrt{3}a}{4}$；
（2）OF₂分子中氧原子為2+$\frac{1}{2}$（6-2×1）=4，屬于sp³雜化；OF₂中F元素為-1價(jià)，O元素的化合價(jià)為+2價(jià)，而氧化物中O元素的化合價(jià)為-2價(jià)，所以O(shè)F₂被稱為氟化物；
故答案為：sp³；氧化物中氧元素的化合價(jià)為-2價(jià)，而在OF₂中氧元素的化合價(jià)為+2價(jià)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電子排布式、晶胞的分析與計(jì)算、雜化理論的應(yīng)用等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，注意把握晶胞的計(jì)算方法