2023年新高考山东化学卷第16题

做真题，学化学，带你畅游化学知识海洋，掌握化学内在逻辑规律，满分高分不是梦。本题考查物质的结构和性质内容，涉及晶体类型、晶胞结构、杂化轨道类型、键角键长比较、化学反应等知识。

16．卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题：

(1)−40℃时，F2与冰反应生成HOF利HF。常温常压下，HOF为无色气体，固态HOF的晶体类型为_____，HOF水解反应的产物为_____(填化学式)。

(2)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为_____；O−Cl−O键角_____Cl−O−Cl键角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比较ClO2与Cl2O中Cl−O键的键长并说明原因_____。

(3)一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a＝b≠c，α＝β＝γ＝90°)，其中Cu化合价为+2。上述反应的化学方程式为_____。若阿伏加德罗常数的值为NA，化合物X的密度ρ＝_____g·cm⁻³(用含NA的代数式表示)。

解析和解答如下：

（1）分子晶体的沸点很低。HOF常温下为气体。为分子晶体。

根据水解反应推断产物：

HO-OH为H₂O₂，H₂O₂不稳定，可分解为O₂和H₂O。

产物为：HF、H₂O₂；或者HF、O₂

（2）ClO₂ 中心Cl采用sp²杂化，剩余1个电子在未参加杂化的p轨道里，如下图所示：

其中两条杂化轨道与两个O的空轨道形成2个σ配位键，一条杂化轨道为孤对电子。未参加杂化的p轨道与两个端O的各自一条p轨道平行，Cl中p轨道的单电子与两个O中p轨道的2对电子，形成3中心5电子的离域大π键。（成键解释会有不同，都是先射箭后画靶）

ClO₂ 中O-Cl-O的键角与120°接近。

OCl₂ 中心原子O采用sp³杂化，有2个孤电子对，2个O-Cl σ键，Cl-O-Cl键角与109°接近。

O−Cl−O键角  ＞ Cl−O−Cl键角。

ClO₂中的O-Cl键长小于OCl₂ 中的。从键的类型角度解释。

ClO₂中Cl-O键，存在σ键和π键，原子轨道的重叠程度大，键长较短；OCl₂ 中只存在σ键，键长较长。

（3）写方程式需要先确定产物X的组成。通过晶胞结构求。

黑点棱上8个，内部2个，晶胞独占的个数为：

8×1/4+2=4

灰点顶点8个，内部1个，晶胞独占的个数为：

8×1/8+1=2

白点棱上16个，面上4个，内部2个，晶胞独占的个数为：

16×1/4+4×1/2+2=8

X含3种元素，个数最简比为2:1:4。根据原子守恒，三种元素F、K、Cu，根据正负化合价代数和为0，可知X化学式为：CuK₂F₄。方程式为：

CuCl₂+4K+2F₂=2KCl+CuK₂F₄

晶胞中各原子的质量和：m=M(Cu₂K₄F₈)/N_A =436/N_A g

晶胞的体积：V=a×b×c×(10^-10)³  cm³

密度为：

ρ=m/V= 

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