Question

【題目】電能是一種無(wú)污染、可再生的二級(jí)能源。儲(chǔ)電材料種類(lèi)繁多。如圖是兩種儲(chǔ)電材料，請(qǐng)閱讀試題，觀察圖片，回答問(wèn)題。

Ⅰ.新型碳氮材料的儲(chǔ)電能力應(yīng)用前景廣闊。其基本構(gòu)成單元如圖所示。

(1)圖1中化學(xué)鍵σ鍵與π鍵之比為________；圖2中碳原子的雜化方式為________。

(2)在基態(tài)原子中，核外存在_____對(duì)自旋相反的電子，核外電子占據(jù)的最高能級(jí)的電子云輪廓圖為____形。

(3)碳的最高價(jià)含氧酸根的空間構(gòu)型是__________；硝酸的酸性強(qiáng)于亞硝酸的原因是__________。

Ⅱ.傳統(tǒng)鋰電池的主要成分是，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示；因結(jié)構(gòu)中存在籠狀空隙，可以與和發(fā)生位置替換，形成儲(chǔ)電性能更加優(yōu)良的化合物。

(4)基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為_____________；化合物中O元素在晶胞中的位置，除了位于正六棱柱的頂點(diǎn)外，其他具體位置是__________。

(5)已知化合物中各原子半徑依次為：，晶胞的棱長(zhǎng)為m，底邊邊長(zhǎng)為n，該晶體的空間利用率的計(jì)算表達(dá)式為__________(用含有a、b、c、d、e、m、n的式子表示)。

Answer 1

【答案】2∶1 2 啞鈴(紡錘) 平面三角形 硝酸中N原子化合價(jià)高于亞硝酸中N原子化合價(jià)，硝酸中非羥基氧的個(gè)數(shù)比亞硝酸多，非羥基氧的數(shù)目越多酸性越強(qiáng) O位于上下兩個(gè)面心、六棱柱的側(cè)面

【解析】

(1)圖1中所示分子是H2NC≡N，故1個(gè)分子中含有4個(gè)σ鍵，2個(gè)π鍵，故其比值為2∶1；圖2中所示物質(zhì)其實(shí)是三分子圖1所示物質(zhì)發(fā)生加聚反應(yīng)而得，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，故其碳原子的雜化方式為；故答案為：2∶1 ；

(2)在基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p3中，1s和2s均有自旋相反的電子，核外存在2對(duì)，核外電子占據(jù)的最高能級(jí)是2p能級(jí)，其電子云輪廓圖為啞鈴(紡錘)形，故答案為：2 啞鈴(紡錘)；

(3)碳的最高價(jià)含氧酸根即，經(jīng)計(jì)算C原子周?chē)鸁o(wú)孤對(duì)電子，由3個(gè)σ鍵，其空間構(gòu)型是平面三角形；一是同種元素形成的不同價(jià)態(tài)的含氧酸，中心原子化合價(jià)越高酸性越強(qiáng)，硝酸中N原子化合價(jià)+5大于亞硝酸中N原子化合價(jià)+3；二是非羥基氧的個(gè)數(shù)前者為2，后者為1，非羥基氧的數(shù)目越多酸性越強(qiáng)；故答案為：平面三角形 硝酸中N原子化合價(jià)高于亞硝酸中N原子化合價(jià)，硝酸中非羥基氧的個(gè)數(shù)比亞硝酸多，非羥基氧的數(shù)目越多酸性越強(qiáng)；

Ⅱ．(4)基態(tài)是27號(hào)元素，其原子的價(jià)電子排布式為；從晶胞結(jié)構(gòu)圖中可以清楚地看出化合物中O元素在晶胞中的位置，除了位于正六棱柱的頂點(diǎn)外，其他具體位置上下兩底面的面心和六個(gè)側(cè)面面上，故答案為： O位于上下兩個(gè)面心、六棱柱的側(cè)面；

(5)由晶胞圖中可以計(jì)算出分別含有Li的個(gè)數(shù)為：，結(jié)合化學(xué)式化合物可知，一個(gè)晶胞中含有的Li、Ni、Mn、Co、O的個(gè)數(shù)分別為：3、1、1、1、6，晶胞中所有原子的體積之和為，而一個(gè)晶胞的體積為 ,該晶體的空間利用率的計(jì)算表達(dá)式為 ；故答案為：。