Question

17．氟元素是電負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．如圖表示一個不完整的CaF₂ 晶胞，
則圖中實心球表示Ca²⁺（填“F^-或Ca²⁺）． 設(shè)晶胞邊長為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為-2價，而在OF₂中氧元素的化合價為+2價．

Answer 1

分析 （1）V原子是23號，其核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²（或[Ar]3d³4s²）；利用均攤法計算鈣離子和氟離子的個數(shù)，然后判斷；把晶胞分成8個小的立方體如圖，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角線的一半；
（2）根據(jù)O原子的價層電子對數(shù)判斷；根據(jù)OF₂中O元素的化合價分析．

解答 解：（1）V原子是23號，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角線的一半，已知晶胞邊長為a，則小立方體的邊長為$\frac{a}{2}$，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，O元素的化合價為+2價，而氧化物中O元素的化合價為-2價，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為-2價，而在OF₂中氧元素的化合價為+2價．

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