Question

【題目】2019年10月9日，瑞典皇家科學(xué)院將2019年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)JohnBGoodenough教授、M.stanleyWhittlingham教授和日本化學(xué)家AkiraYoshino，以表彰其在鋰離子電池的發(fā)展方面作出的貢獻(xiàn)。

（1）基態(tài)鋰原子核外能量最高的電子所處能級(jí)的電子云輪廓圖的形狀為___；基態(tài)磷原子第一電離能比硫的___ (填“大”或“小”)，原因是___。

（2）實(shí)室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]來(lái)檢驗(yàn)Fe3+，FeCl3與KSCN溶液混合，可得到配位數(shù)為5的配合物的化學(xué)式是___；

（3）磷酸(H3PO4)和亞磷酸(H3PO3)是磷元素的兩種含氧酸。PO43-的空間構(gòu)型為___；亞磷酸與NaOH反應(yīng)只生成NaHPO3和NaH2PO3兩種鹽，則H3PO3的結(jié)構(gòu)式為___。

（4）磷酸分子間脫水可生成多磷酸，其某一鈣鹽的結(jié)構(gòu)如圖所示：

由圖推知該多磷酸鈣鹽的通式為__（用n表示重復(fù)單元數(shù)）

（5）氧化亞鐵晶體的晶胞如圖所示。已知：氧化亞鐵晶體的密度為ρg·cm-3，NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。在該晶胞中，與O2-緊鄰且等距離的Fe2+數(shù)目為__；Fe2+與O2-最短核間距為___pm。

Answer 1

【答案】球形 大 基態(tài)磷原子的3p軌道處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定 K2[Fe(SCN)5] 正四面體 (CaP2O6)n 6 pm

【解析】

(1)基態(tài)鋰原子價(jià)電子排布式為2s1，電子最高占據(jù)2s能級(jí)，電子云輪廓圖形為球形；基態(tài)磷原子的3p軌道處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以磷的第一電離能比硫大；

(2)Fe3+與SCN-形成的配合物中，Fe3+提供空軌道，SCN-提供孤對(duì)電子作為配體，所以配位數(shù)為5的配離子為[Fe(SCN)5]2-，相應(yīng)的配合物的化學(xué)式是K2[Fe(SCN)5]；

(3)PO43-中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+=4，無(wú)孤電子對(duì)，所以的空間構(gòu)型為正四面體；亞磷酸H3PO3與NaOH反應(yīng)只生成NaHPO3和NaH2PO3兩種鹽，說(shuō)明亞磷酸含有2個(gè)羥基氫原子，另外的一個(gè)H、O直接與P相接，所以H3PO3的結(jié)構(gòu)式為；

(4)根據(jù)圖知，其最小的重復(fù)部分為，據(jù)此判斷形成鹽的化學(xué)通式為 (CaP2O6)n；

(5)以體心O2-研究，與O2-緊鄰且等距離的Fe2+處于面心，共有6個(gè)；Fe2+與O2-的最短核間距等于晶胞棱長(zhǎng)的，晶胞中Fe2+數(shù)目=8×+6×=4，O2-離子數(shù)目=1+12×=4，所以晶胞質(zhì)量=g，設(shè)二者最短距離為a pm，則晶胞棱長(zhǎng)=2a pm，晶胞的體積為(2a×10-10cm)3=8a3×10-30cm3，則：g=ρgcm-3×8a3×10-30cm3，解得a=pm。