Question

【題目】2019年6月6日，工信部正式向四大運營商頒發(fā)了5G商用牌照，揭示了我國5G元年的起點。通信用鋰離子電池般需要體積小、重量輕、高溫性能突出、可高倍率充放電、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點。請回答下列問題：

（1）LiCoO2、LiFePO4 常用作鋰離子電池的正極材料。基態(tài)Fe原子的價電子排布式為___基態(tài)Co原子核外電子的空間運動狀態(tài)有_______種。

（2）PO43-的空間構(gòu)型是______，寫出與其互為等電子體的一種陰離子______，基態(tài)P原子的第一電離能為什么比基態(tài)S原子的第一電離能大：______。

（3）現(xiàn)有化學(xué)式為Co(NH3)5Cl3的配合物，1mol 該物質(zhì)最多可以與2molAgNO3反應(yīng)，則該配合物中鈷的配位數(shù)為______， 配體中N的雜化方式為_____，1mol 該配合物中含δ鍵數(shù)目為______NA。

（4）FeO是離子晶體，其晶格能可通過下圖的Bom-Haber循環(huán)計算得到。氣態(tài)電中性基態(tài)原子獲得一個電子變?yōu)闅鈶B(tài)一價負離子放出的能量叫做第一電子親和能，由圖可知O原子的第一電子親和能為_____kJ·mol-1, FeO晶格能為_____kJ·mol-1。

（5）單質(zhì)鋰晶體的結(jié)構(gòu)如下圖，晶胞中鋰的配位數(shù)為____,晶胞的空間利用率為____(用含有n的表達式即可)，若晶胞邊長為a pm, NA為阿伏加德羅常數(shù)，則金屬鋰的密度為_____ g cm-3。(寫出計算式)

Answer 1

【答案】3d64s2 15 正四面體 SO42-或ClO4-等 P原子的3p軌道是半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以P原子的第一電離能比S的大 6 sp3 21 142 3902 8 或 或

【解析】

（1）根據(jù)構(gòu)造原理， Fe26號元素，屬于第四周期第Ⅷ族，基態(tài)原子的價電子排布式為3d64s2；核外電子的空間運動狀態(tài)指的是電子軌道，基態(tài)Co原子由1s、2s、2p（3個軌道）、3s、3p（3個軌道）、3d（5個軌道）、4s，故基態(tài)Co原子核外電子的空間運動狀態(tài)有15種；

（2）根據(jù)價層電子對互斥理論，PO43-的價層電子對數(shù)為4，空間構(gòu)型是正四面體；等電子體指的是原子個數(shù)相同且價電子數(shù)相同的分子或離子，故與PO43互為等電子的陰離子由SO42、S2O32、ClO4 等等（答案合理即可）；基態(tài)P原子的價電子排布3s23p3，基態(tài)S原子3s23p4，P的3p軌道處于半滿能量較低較穩(wěn)定，不易失去電子，基態(tài)P原子的第一電離能比基態(tài)S原子的第一電離能大；

（3）1molCo(NH3)5Cl3配合物質(zhì)最多與2molAgNO3反應(yīng)，故可以寫為[Co(NH3)5Cl]Cl2，則該配合物中內(nèi)界中5個氨分子和1個氯離子均為中心鈷離子的配體，故該配合物中鈷的配位數(shù)為6； 配體中N以單鍵形式與H鍵和，故雜化方式為sp3；每個該配合物中有6個配位鍵（也屬于δ鍵），每個氨分子由3個δ鍵，共含有δ鍵數(shù)目3×5+6=21，則含有1mol 該配合物中含δ鍵數(shù)目為21NA；

（4）根據(jù)第一電子親和能的定義，由圖可知氣態(tài)電中性基態(tài)氧原子O（g）得一個電子變?yōu)闅鈶B(tài)一價負離子O（g）放出的熱量142kJ·mol-1，故O原子的第一電子親和能為142kJ·mol-1；根據(jù)定義，FeO晶格能是指在標(biāo)準狀況下，使離子晶體FeO變成氣態(tài)正離子Fe2+（g）和負離子O2-（g）時所吸收的能量3902kJ·mol-1，因此由圖可知FeO晶格能為3902kJ·mol-1；

（5）單質(zhì)鋰晶體是體心立方堆積，晶胞中鋰的配位數(shù)為8；根據(jù)堆積方式確定體對角線上的原子相切，故晶胞邊長a與原子半徑r的關(guān)系為a=4r，晶胞的空間利用率=100%× ==；NA為阿伏加德羅常數(shù)，由原子均攤法計算得該晶胞中有2個K原子，則晶胞的質(zhì)量為2×，邊長apm=cm，故金屬鋰的密度為或。