Question

【題目】2019年10月9日消息，諾貝爾化學(xué)獎頒給約翰●B.古迪納夫、M●斯坦利●威廷漢和吉野彰，以表彰他們“開發(fā)鋰離子電池”的貢獻(xiàn)。磷酸亞鐵鋰(化學(xué)式：LiFePO4)是鋰離子電池電極材料，主要用于動力鋰離子電池，作為正極活性物質(zhì)使用，人們習(xí)慣也稱其為磷酸鐵鋰。

(1)基態(tài)鋰原子核外能量最高的電子電子云輪廓圖形狀為__；基態(tài)磷原子第一電離能比基態(tài)硫的__(填“大”或“小”)，原因是__。

(2)實(shí)驗(yàn)室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]來檢驗(yàn)Fe3+。FeCl3與KSCN溶液混合，可得到配位數(shù)為5的配合物的化學(xué)式是__，其中硫、碳的雜化類型分別是__、__。

(3)磷酸和亞磷酸(H3PO3)是磷元素的兩種含氧酸。PO43-的空間構(gòu)型為__；亞磷酸與NaOH反應(yīng)只生成Na2HPO3和NaH2PO3兩種鹽，則H3PO3的結(jié)構(gòu)式為__。

(4)磷酸分子間脫水可生成多磷酸，其某一鈣鹽的結(jié)構(gòu)如圖所示：

由圖推知該多磷酸鈣鹽的通式為__。

(5)氧化亞鐵晶體的晶胞如圖所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶胞中，與O2-緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為__，Fe2+與O2-最短核間距為___pm。

Answer 1

【答案】球形 大 磷原子的3p軌道半充滿，較穩(wěn)定 K2[Fe(SCN)5] sp3 sp 正四面體 或 (CaP2O6)n 6

【解析】

(1)鋰是3號元素，基態(tài)鋰原子核外能量最高的電子位于2s軌道；基態(tài)磷原子3p軌道上電子半充滿，電子的能量低，第一電離能反常。

(2) FeCl3與KSCN溶液混合，可得到配位數(shù)為5的配離子為[Fe(SCN)5]2-，再依據(jù)電荷守恒，配上2個K+，從而得出其化學(xué)式，依據(jù)其中硫、碳的價層電子對數(shù)，確定雜化類型。

(3) PO43-的空間構(gòu)型為AB4型結(jié)構(gòu)；亞磷酸與NaOH反應(yīng)只生成Na2HPO3和NaH2PO3兩種鹽，則H3PO3為二元酸，分子中含有2個-OH，由此寫出結(jié)構(gòu)式。

(4)由圖找出結(jié)構(gòu)單元，從而推知該多磷酸鈣鹽的通式。

(5)從晶胞中找到位于中心的一個O2-，然后尋找等距離的Fe2+數(shù)目�？蓮囊粋�小立方體中進(jìn)行計(jì)算，在小立方體中，含有個“FeO”，則由密度可計(jì)算其體積，從而求出Fe2+與O2-最短核間距。

(1)基態(tài)鋰原子核外能量最高的電子所在的電子云為2s，其輪廓圖形狀為球形；基態(tài)磷原子價電子排布為3s23p3，P軌道電子半充滿，能量低，第一電離能出現(xiàn)反常，所以比基態(tài)硫的大，原因是磷原子的3p軌道半充滿，較穩(wěn)定。答案為：球形；大；磷原子的3p軌道半充滿，較穩(wěn)定；

(2) FeCl3與KSCN溶液混合，可得到配位數(shù)為5的配離子為[Fe(SCN)5]2-，再依據(jù)電荷守恒，配上2個K+，從而得出其化學(xué)式K2[Fe(SCN)5]，其中硫、碳的價層電子對數(shù)分別為4、2，雜化類型分別是sp3、sp。答案為：K2[Fe(SCN)5]；sp3；sp；

(3) PO43-的結(jié)構(gòu)式中，P原子周圍有4個O原子，構(gòu)成AB4型結(jié)構(gòu)，所以空間構(gòu)型為正四面體；亞磷酸與NaOH反應(yīng)只生成Na2HPO3和NaH2PO3兩種鹽，則H3PO3為二元酸，分子中含有2個-OH，從而得出H3PO3的結(jié)構(gòu)式為或。答案為：正四面體；或；

(4)由圖推知，其結(jié)構(gòu)單元為，該多磷酸鈣鹽的通式為(CaP2O6)n。答案為：；

(5)從晶胞中找到位于中心的一個O2-，在其周圍等距離的Fe2+數(shù)目為6�？蓮囊粋�小立方體中進(jìn)行計(jì)算，在小立方體中，含有個“FeO”，設(shè)Fe2+與O2-最短核間距為a，則a3=，從而求出a=。答案為：。