Question

【題目】快離子導(dǎo)體是一類具有優(yōu)良離子導(dǎo)電能力的固體電解質(zhì)。圖1（Li3SBF4）和圖2是潛在的快離子導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)示意圖�；卮鹣铝袉栴}：

（1）S+2e-=S2-過程中，獲得的電子填入基態(tài)S原子的___（填軌道符號）；

（2）BF3+NH3=NH3BF3的反應(yīng)過程中，形成化學(xué)鍵時(shí)提供電子的原子軌道符號是___；產(chǎn)物分子中采取sp3雜化軌道形成化學(xué)鍵的原子是___；

（3）基態(tài)Li+、B+分別失去一個(gè)電子時(shí)，需吸收更多能量的是___，理由是___；

（4）圖1所示的晶體中，鋰原子處于立方體的位置___；若其晶胞參數(shù)為apm，則晶胞密度為___g·cm-3(列出計(jì)算式即可)

（5）當(dāng)圖2中方格內(nèi)填入Na+時(shí)，恰好構(gòu)成氯化鈉晶胞的，且氯化鈉晶胞參數(shù)a=564pm。氯化鈉晶體中，Cl-按照A1密堆方式形成空隙，Na+填充在上述空隙中。每一個(gè)空隙由___個(gè)Cl-構(gòu)成，空隙的空間形狀為___；

（6）溫度升高時(shí)，NaCl晶體出現(xiàn)缺陷（如圖2所示，某一個(gè)頂點(diǎn)沒有Na+，出現(xiàn)空位），晶體的導(dǎo)電性大大增強(qiáng)。該晶體導(dǎo)電時(shí)，在電場作用下遷移到空位上，形成電流。遷移的途徑有兩條（如圖2中箭頭所示）：

途徑1：在平面內(nèi)擠過2、3號氯離子之間的狹縫（距離為x）遷移到空位。

途徑2：擠過由1、2、3號氯離子形成的三角形通道（如圖3，小圓的半徑為y）遷移到空位。已知：r(Na+)=95pm，r(Cl-)=185pm，=1.4，。

①x=___，y=___；（保留一位小數(shù)）

②遷移可能性更大的途徑是___。

Answer 1

【答案】3p 2p B、N Li+ Li+的最外層電子排布為1s2，B+最外層電子排布為2s2，1s軌道上的電子的能量低于2s軌道上電子 棱上 6 正八面體 24.8pm 38.7pm 途徑2

【解析】

（1）分析S原子的電子排布式，知道空軌道，得到的電子填充入空軌道即可；

（2）B、N的2P軌道未填充滿電子；

（3）Li+從1S軌道失去電子、B+從2S軌道失去電子，2S軌道能量高于1S軌道；

（4）根據(jù)均攤法反推鋰原子；根據(jù)m=v計(jì)算密度即可；

（5）氯化鈉晶胞中Na+處于立方體的面對角線上，據(jù)此分析；

（6）①由圖可知x=兩個(gè)氯離子之間的距離-2r(Cl-),算出正三角形的高，利用正三角形性質(zhì)可求出氯離子到小球中心的距離，再減去氯離子的半徑即為y值；

②比較x、y值即可，誰大誰更可能。

（1）S原子電子排布式為：1S22S22P63S23P4可知，3P軌道未填充滿電子，故獲得的電子填入基態(tài)S原子的3P軌道，故答案為：3P；

（2）H、B、N、F四種原子的核外電子分析可知，N、B原子均有未成對電子，所以提供電子的原子為B、N，B原子的核外電子排布式為：1S22S22P1,N原子的核外電子排布式為：1S22S22P3，所以B原子的2P軌道、N原子的2P軌道提供電子，有B、N原子核外電子排布可知B、N原子均提供3個(gè)2P軌道，采用sp3雜化的為N原子，故答案為：2P；B、N；

（3）Li+從1S軌道失去電子、B+從2S軌道失去電子，2S軌道能量高于1S軌道，從1S軌道失去電子吸收跟多的能量，故答案為：Li+ ；Li+的最外層外電子排布為1s2，B+最外層電子排布為2s2，1s軌道上的電子的能量低于2s軌道上電子；

（4）棱上的原子個(gè)數(shù)=12×=3，頂點(diǎn)上的原子個(gè)數(shù)=8×=1，體心的原子個(gè)數(shù)=1，立方體內(nèi)部非體心原子個(gè)數(shù)=4，由Li3SBF4可知，該晶體中有三個(gè)鋰，所以鋰原子根據(jù)均攤法及結(jié)合圖片，圖上鋰原子個(gè)數(shù)4=3處于立方體的位置棱上；1mol晶胞的質(zhì)量=(7×3+32×1+11×1+19×4)g140g，因?yàn)榫О麉��?shù)為a pm=a×10-10cm，一個(gè)晶胞的體積=a3=a3×10-30cm3，1mol晶胞的體積= a3×10-30cm3×NA，由m=v得，=g·cm-3，故答案為：棱上；；

（5）氯化鈉晶體中，Cl-按照A1密堆，每個(gè)Cl-周圍有6個(gè)Na+,每個(gè)Na周圍有6個(gè)Cl-，空間形狀為正八面體，故答案為：6；正八面體；

（6）由于圖2為NaCl晶體的八分之一晶體，所以圖2的小正方體棱長===282pm，則兩個(gè)Cl-之間的距離=×282pm。

①由圖可知x=兩個(gè)氯離子之間的距離-2r(Cl-)=×282pm-2×185pm=24.8pm；由圖可知正三角形的高cos30°×兩個(gè)氯離子之間的距離=，由正三角形性質(zhì)可知，氯離子小球中心的距離=正三角形的高=，由圖可知y=氯離子到小球中心的距離-r(Cl-)=-185pm=38.72pm,保留一位小數(shù)為38.7pm，故答案為：24.8pm；38.7pm；

②因?yàn)閤<y，第二種間隙更大，所以第二種途徑更可能，故答案為：途徑2。