(12分)[化学---物质结构与性质] 氟在自然界中常以…——2015 高考化学第 33 题答案解析

2015_省自主命题(山东)

2015 山东 第 33 题 解答题 区分题
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33.(12分)[化学---物质结构与性质]

氟在自然界中常以 $\mathrm { C a F } _ { 2 }$ 的形式存在。

(1)下列关于 $\mathrm { C a F } _ { 2 }$ 的表述正确的是a $\mathrm { C a } ^ { 2 + }$ 与F-间仅存在静电吸引作用b.F-的离子半径小于Cl-,则 $\mathrm { C a F } _ { 2 }$ 的熔点高于 $\mathrm { C a C l } _ { 2 }$ c.阴阳离子比为2:1的物质,均与 $\mathrm { C a F } _ { 2 }$ 晶体构型相同d. $\mathrm { C a F } _ { 2 }$ 中的化学键为离子键,因此 $\mathrm { C a F } _ { 2 }$ 在熔融状态下能导电② $\mathrm { C a F } _ { 2 }$ 难溶于水,但可溶于含Al<sup>3</sup>+的溶液中,原因是 (用离子方程式表示)。已知 $\mathrm { A l F } _ { 6 } { } ^ { 3 }$ <sup>-</sup>在溶液中可稳定存在。

(3) $\mathrm { F } _ { 2 }$ 通入稀 NaOH 溶液中可生成 $\mathrm { O F } _ { 2 } , \mathrm { O F } _ { 2 }$ 分子构型为 ,其中氧原子的杂化方式为

④ $\mathrm { F } _ { 2 }$ 与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如 $\mathrm { C l F } _ { 3 } \setminus \mathrm { B r F } _ { 3 }$ 等。已知反应 $\mathrm { C l } _ { 2 } ( \mathrm { g } ) + 3 \mathrm { F } _ { 2 } ( \mathrm { g } ) { = } 2 \mathrm { C l F } _ { 3 } ( \mathrm { g } )$ $\triangle \mathrm { H } { = } { - } 3 1 3 \mathrm { k J } { \cdot } \mathrm { m o l } ^ { - 1 }$ ,F-F键的键能为 $1 5 9 \mathrm { k J } { \cdot } \mathrm { m o l } ^ { - 1 }$ $\mathrm { C l } { - } \mathrm { C l }$ 键的键能为 $2 4 2 \mathrm { k J } { \cdot } \mathrm { m o l } ^ { - 1 }$ ,则 $\mathrm { C l F } _ { 3 }$ 中 $\mathrm { C l - }$ F键的平均键能为 $\mathbf { k J } { \cdot } \mathbf { m o l } ^ { - 1 } \circ \mathbf { \Lambda } { \mathbf { C l F } } _ { 3 }$ 的熔、沸点比 $\mathrm { B r F } _ { 3 }$ 的 \_(填“高”或“低”)。

(2) $\mathrm { A l ^ { 3 + } { + } 3 C a F _ { 2 } { = } 3 C a ^ { 2 + } { + } A l F _ { 6 } { ^ 3 { - } } }$

③V 形; $\displaystyle \mathrm { s p } _ { * } ^ { 3 }$

(4) $1 7 2 ;$ ;低。

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【解析】(1)a、 $\mathbb { C } \mathfrak { a } ^ { 2 + }$ 与F间既有静电引力作用,也有静电排斥作用,错误;b、离子所带电荷相同,F⁻的离子半径小于Cl⁻,所以 $\mathtt { C a E } _ { 2 }$ 晶体的晶格能大,则 $\mathtt { C a E } _ { 2 }$ 的熔点高于 $\mathrm { C a C l } _ { 2 }$ ,正确;c、晶体构型还与离子的大小有关,所以阴阳离子比为2:1的物质,不一定与 $\mathtt { C a E } _ { 2 }$ 晶体构型相同,错误;d、 $\mathrm { C a E } _ { 2 }$ 中的化学键为离子键, $\mathsf { C a E } _ { 2 }$ 在熔融状态下发生电离,因此 $\mathsf { C a E } _ { 2 }$ 在熔融状态下能导电,正确。

$\mathrm { C a E } _ { 2 }$ 难溶于水,但可溶于含 $\mathrm { A l } ^ { 3 ^ { - } }$ 的溶液中,生成了 $\mathrm { A l F } _ { 6 } { } ^ { 3 . }$ ,所以离子方程式为: $\mathrm { A L } ^ { 3 + } + 3 \mathrm { C a F } _ { 2 } = 3 \mathrm { C a } ^ { 2 + } +$ $\mathrm { A l F } _ { 6 } { ^ { 3 \cdot } } _ { 1 }$

$\mathtt { O F } _ { 2 }$ 分子中0与2个F原子形成2个σ键,0原子还有2对孤对电子,所以0原子的杂化方式为$\mathfrak { s p } ^ { 3 }$ ,空间构型为V形。

(4)根据焓变的含义可得: $2 4 2 \mathrm { k J } \bullet \mathrm { m o l } ^ { - 1 } + 3 \times 1 5 9 \mathrm { k J } \bullet \mathrm { m o l } ^ { - 1 } - 6 \times \mathsf { E } _ { \odot 1 - \mathtt { F } } = - 3 1 3 \mathrm { k J } \bullet \mathrm { m o l } ^ { - 1 }$ ,解得 Cl—F键的平均键能 $\mathtt { E } _ { \mathtt { C l - F } } = 1 7 2 \ \mathtt { k J } \cdot \mathtt { m o l } ^ { - 1 }$ ;组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,所以 $\mathbb { C } 1 \mathbb { F } _ { 3 }$ 的熔、沸点比 $\mathbb { B } \mathbb { r } \mathbb { F } _ { \ 3 }$ 的低。

【考点定位】本题以 $\mathrm { C a F } _ { 2 }$ 为情景,考查了物质的结构、离子半径比较、离子方程式的书写、中心原子的杂化方式和分子的构型、键能的计算、熔点的比较。

【名师点睛】本题考查知识点较多,容量大,覆盖面广,几乎涵盖了物质结构与性质模块的所有重要核心内容和主干知识,利用有限的试题实现了物质结构与性质模块的全面考查。第 1 小题融合考查了离子键的判断及作用、离子半径的比较、晶体特征,第 2 小题应充分理解题目所给信息,把信息和离子方程式的书写方法相结合,可得到正确答案,第 3 小题中分子构型及中心原子的杂化类型为常规考题,利用价层电子对互斥理论计算即可,第 4 小题键能的计算与焓变的含义相结合即可,关于熔沸点的比较应首先判断晶体的类型,根据不同类型晶体的特点可得出大小顺序。

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