Question

12．三氟化氮（NF₃）是一種無色、無味、無毒且不可燃的氣體，在半導體加工、太陽能電池制造和液晶顯示器制造中得到廣泛應用．它可在銅的催化作用下由F₂和過量的NH₃反應得到，該反應另一種產物為鹽．
（1）該反應的化學方程式為3F₂+4NH₃$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+NH₄F．
（2）N、F兩種元素的氫化物穩定性比較，NH₃＜HF（選填“＞”或“＜”）．
（3）N₃^-被稱為類鹵離子，寫出一種與N₃^- 互為等電子體的分子的化學式N₂O（CO₂、CS₂等），N₃^-的空間構型為直線形．
（4）CaF₂的晶胞結構如圖，若該晶胞邊長為a pm，晶胞中F^-半徑為bpm，則Ca²⁺半徑的表達式為$\frac{\sqrt{3}}{4}a$-bpm（列式表示）．

Answer 1

分析 （1）NF₃在銅的催化作用下由F₂和過量的NH₃反應得到，該反應另一種產物為鹽，由元素守恒知，該鹽為氟化銨，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式；
（2）元素的非金屬性越強，其氫化物的穩定性越強；
（3）原子個數相等、價電子數相等的微粒互為等電子體；等電子體結構相似，根據二氧化碳分子構型判斷該微粒構型；
（4）根據晶胞結構知，該晶胞中鈣離子和氟離子之間的距離等于晶胞正方體體長的$\frac{1}{4}$，氟離子和鈣離子距離等于兩個離子半徑之和，設Ca²⁺半徑為xpm，晶胞正方體體長=$\sqrt{{a}^{2}+{a}^{2}+{a}^{2}}$pm，=$\sqrt{3}$apm，（b+x）pm=$\frac{\sqrt{3}}{4}a$pm，據此計算x．

解答 解：（1）NF₃在銅的催化作用下由F₂和過量的NH₃反應得到，該反應另一種產物為鹽，由元素守恒知，該鹽為氟化銨，根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式為3F₂+4NH₃$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+NH₄F，故答案為：3F₂+4NH₃$\frac{\underline{\;Cu\;}}{\;}$NF₃+NH₄F；
（2）元素的非金屬性越強，其氫化物的穩定性越強，非金屬性N＜F，所以氫化物的穩定性NH₃＜HF，
故答案為：＜；
（3）原子個數相等、價電子數相等的微粒互為等電子體，N₃^-中原子個數是3、價電子數是15，所以其等電子體有N₂O、CO₂、CS₂；等電子體結構相似，根據二氧化碳分子構型判斷該微粒構型為直線形，
故答案為：N₂O（CO₂、CS₂等）；直線形；
（4）根據晶胞結構知，該晶胞中鈣離子和氟離子之間的距離等于晶胞正方體體長的$\frac{1}{4}$，氟離子和鈣離子距離等于兩個離子半徑之和，設Ca²⁺半徑為xpm，晶胞正方體體長=$\sqrt{{a}^{2}+{a}^{2}+{a}^{2}}$pm，=$\sqrt{3}$apm，（b+x）pm=$\frac{\sqrt{3}}{4}a$pm，則x=$\frac{\sqrt{3}}{4}a$-b，
故答案為：$\frac{\sqrt{3}}{4}a$-b．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及晶胞計算、等電子體、微粒空間構型判斷、非金屬性強弱判斷等知識點，這些都是高頻考點，難點是（4）題計算，明確氟離子和鈣離子與體長關系是解本題關鍵，題目難度中等．