Question

【題目】磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）電池是新能源汽車的動力電池之一。請回答下列問題：

（1）基態(tài)Fe原子的價電子軌道表示式（電子排布圖）為____，O2-核外電子有___種運動狀態(tài)。

（2）鋰的紫紅色焰色是一種_______光譜，LiFePO4中陰離子VSEPR模型名稱為______，中心原子的雜化軌道類型為____。

（3）一般情況下，同種物質(zhì)固態(tài)時密度比液態(tài)大，但普通冰的密度比水小，原因是____________；H2O2難溶于CS2，簡要說明理由：____________________。

（4）Li2O是離子晶體，其晶體能可通過如圖甲的Born - Haber循環(huán)計算得到�？芍�，Li2O晶格能為____kJ/mol。

（5）磷化鈦熔點高、硬度大，其晶胞如圖乙所示。

①磷化鈦晶體中Ti原子周圍最鄰近的Ti數(shù)目為____；設晶體中Ti原子與最鄰近的P原子之間的距離為r，則Ti原子與跟它次鄰近的P原子之間的距離為_______。

②設磷化鈦晶體中Ti、P原子半徑分別為a pm、b pm，它們在晶體中緊密接觸，則該晶胞中原子的空間利用率為_____ （用a、b表示）。

Answer 1

【答案】 10 發(fā)射 正四面體 sp3 液態(tài)水中分子間相對自由，冰中每個水分子中的氫原子和氧原子共參與形成4個氫鍵，水分子形成正四面體，分子間距離增大，密度減小 H2O2為極性分子，CS2為非極性分子，根據(jù)相似相溶原理，H2O2難溶于CS2 2908 12 r

【解析】

(1) Fe的電子排布式是[Ar］3d64s2， O2-核外電子總數(shù)為10，其原子核外有10種運動狀態(tài)不同的電子；

(2)PO43-中P原子價層電子對個數(shù)=，且不含孤電子對，根據(jù)價層電子對互斥理論判斷該微�？臻g構(gòu)型及P原子的雜化形式；

(3) 液態(tài)水中分子間相對自由，冰中每個水分子中的氫原子和氧原子共參與形成4個氫鍵，水分子形成正四面體，使水分子之間間隙增大,密度變小,導致固態(tài)H2O的密度比其液態(tài)時小， H2O2為極性分子,而CS2為非極性溶劑,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律可知；

(4) 晶格能是氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量

(5) ①有一個Ti原子位于體心，在三維坐標中，體心Ti原子可以形成3個面，每一個形成的面上有4個Ti原子；由晶胞的截圖可知，頂點Ti原子與小立方體頂點P原子最鄰近，與體對角線的P原子次近鄰；

②磷化鈦晶胞為面心立方密堆積，晶胞中P原子位于頂點和面心上，Ti位于棱邊上和體內(nèi)，利用均攤法計算。

(1) Fe的電子排布式是[Ar］3d64s2，價電子軌道表示式（電子排布圖）為，故答案為：； O2-核外電子總數(shù)為10，其原子核外有10種運動狀態(tài)不同的電子，故答案為10；

(2)紫紅色波長介于380-435nm之間，是一種發(fā)射光譜，故答案為：發(fā)射；PO43-中P原子價層電子對個數(shù)=，且不含孤電子對，據(jù)價層電子對互斥理論判斷該微粒VSEPR模型為正四面體形、P原子的雜化形式為sp3；故答案為正四面體、sp3；

(3) 液態(tài)水中分子間相對自由，冰中每個水分子中的氫原子和氧原子共參與形成4個氫鍵，水分子形成正四面體，使水分子之間間隙增大,密度變小,導致固態(tài)H2O的密度比其液態(tài)時小，故答案為：液態(tài)水中分子間相對自由，冰中每個水分子中的氫原子和氧原子共參與形成4個氫鍵，水分子形成正四面體，分子間距離增大，密度減��； H2O2為極性分子,而CS2為非極性溶劑,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律可知,H2O2難溶于CS2，

故答案為：H2O2為極性分子，CS2為非極性分子，根據(jù)相似相溶原理，H2O2難溶于CS2；

(4) 圖中： 2Li（晶體）+1/2O2（g）=Li2O（晶體）的△H=-598KJ·mol1 ，Li原子的第一電離能為Li原子失去1個電子所需要的能量，所以其第一電離能為1040/2kJ·mol－1=520kJ·mol－1；O=O鍵鍵能為氧氣分子變?yōu)檠踉�子所需能量，其鍵能=2×249kJ·mol－1=498kJ·mol－1；晶格能是氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量，所以其晶格能為2908kJ·mol－1，故答案為：2908；

(5) ①根據(jù)磷化鈦晶體可知，有一個Ti原子位于體心，在三維坐標中，體心Ti原子可以形成3個面，每一個形成的面上有4個Ti原子，則該Ti原子最鄰近的Ti的數(shù)目為3×4=12個；由晶胞的截圖可知，頂點Ti原子與小立方體頂點P原子最鄰近，與體對角線的P原子次近鄰，Ti原子與跟它最鄰近的P原子之間的距離為r，則跟它次鄰近的P原子之間的距離為=r，故答案為：12；r；

②磷化鈦晶胞為面心立方密堆積，晶胞中P原子位于頂點和面心上，Ti位于棱邊上和體內(nèi)，每個晶胞中含有的P原子個數(shù)為8×+6×=4，含有的Ti原子個數(shù)為 12×+1=4，P原子和Ti原子的體積之和為π（a+b）3×4 pm3，晶胞的邊長（2a+2b）pm，體積為（2a+2b）3pm3，則在磷化鈦晶體中原子的空間利用率為×100%，故答案為：×100%；