Question

【題目】鋰離子二次電池正極材料磷酸亞鐵鋰是應(yīng)用廣泛的正極材料之一。一種制備磷酸亞鐵鋰的化學(xué)方法為：C+4FePO4+2Li2CO34LiFePO4+3CO2↑．回答下列問(wèn)題：

(1)Fe失去電子變成為陽(yáng)離子時(shí)首先失去______軌道的電子。

(2)C、O、Li原子的第一電離能由大到小的順序是______；PO43-的空間構(gòu)型為______。

(3)C與Si同主族，CO2在高溫高壓下所形成的晶體結(jié)構(gòu)與SiO2相似，該晶體的熔點(diǎn)比SiO2晶體______（填“高”或“低”）。硅酸鹽和SiO2一樣，都是以硅氧四面體作為基本結(jié)構(gòu)單元，下圖表示一種含n個(gè)硅原子的單鏈?zhǔn)蕉喙杷岣�的結(jié)構(gòu)（投影如圖1所示），Si原子的雜化類(lèi)型為______，其化學(xué)式可表示為______。

(4)圖2表示普魯士藍(lán)的晶體結(jié)構(gòu)（個(gè)晶胞，K+未標(biāo)出，每隔一個(gè)立方體在立方體體心有一個(gè)鉀離子）。

①普魯士藍(lán)晶體中每個(gè)Fe3+周?chē)�最近且等距離的Fe2+數(shù)目為______個(gè)。

②晶體中該立方體的邊長(zhǎng)為a nm，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為NA，其晶體密度為______gcm-3。

Answer 1

【答案】4s O＞C＞Li 正四面體 高 sp3 （SiO3）n2n- 6

【解析】

（1）失電子先從最外層失去；

（2）同周期主族元素，隨著原子序數(shù)增大，電負(fù)性增強(qiáng)，根據(jù)VSEPR理論判斷PO43-的空間構(gòu)型；

（3）CO2在高溫高壓下所形成的晶體結(jié)構(gòu)與SiO2相似，C的半徑小于Si，[SiO4]中Si的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，根據(jù)均攤原理計(jì)算化學(xué)式；

（4）①根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)，Fe3+周?chē)��?/span>Fe2+離子在頂點(diǎn)上；

②根據(jù) 晶胞計(jì)算1個(gè)整晶胞的質(zhì)量，再由密度公式計(jì)算晶體密度。

（1）Fe的基態(tài)核外電子排布為：[Ar]3d64s2，失電子先從最外層失去，所以先失去4s2電子；

故答案為：4s；

（2）同周期主族元素，隨著原子序數(shù)增大，電負(fù)性增強(qiáng)，所以C、O、Li原子的第一電離能由大到小的順序是：O＞C＞Li；對(duì)于PO43-，根據(jù)VSEPR理論，VP=BP+LP=4+=4，則其空間構(gòu)型為正四面體；

故答案為：O＞C＞Li；正四面體；

（3）CO2在高溫高壓下所形成的晶體結(jié)構(gòu)與SiO2相似，C的半徑小于Si，所以C-O之間的作用力比Si-O之間作用力強(qiáng)，熔點(diǎn)更高，[SiO4]中Si的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，所以Si原子的雜化類(lèi)型為sp3；根據(jù)均攤原理，一個(gè)基本單元中含有1個(gè)Si，O的數(shù)目為2+2× =3個(gè)，一個(gè)基本單元所帶電荷為2-，則其化學(xué)式可表示為：（SiO3）n2n-；

故答案為：高；sp3；（SiO3）n2n-；

（4）①根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)，Fe3+周?chē)��?/span>Fe2+離子在頂點(diǎn)上，以其中一個(gè)頂點(diǎn)的Fe3+來(lái)看，由于晶胞的無(wú)隙并置，該Fe3+所在晶胞內(nèi)有等距最近的Fe2+3個(gè)，這3個(gè)相當(dāng)于分別存在三條坐標(biāo)軸半軸上，則每個(gè)Fe3+周?chē)�最近且等距離的Fe2+數(shù)目為2×3=6個(gè)；

故答案為：6；

②取1mol晶胞，則1mol晶胞質(zhì)量為m=8×（8××56+12××26）+4×39g=1228g，1mol晶胞即有NA個(gè)晶胞，1個(gè)整晶胞體積為V=（2a）3×10-21cm3，所以晶體密度為=g/cm3=g/cm3；

故答案為：。