Question

【題目】Na2FeO4、Li4YiO12和LiFePO4均可用作電極材料。請回答下列問題：

⑴基態Fe3+的價層電子軌道表達式為________；同周期元素中，基態原子的未成對電子數與基態Fe3+相同的元素為________。

⑵PO43－的空間構型為________，其中P原子的雜化方式為________；寫出一種與PO43－互為等電子體且中心原子與P不同主族的陰離子：________(填離子符號)。

⑶[Ti(H2O)6]Cl3為紫色晶體，其中1mol陽離子中所含δ鍵的數目為________；配位鍵中提供孤電子對的原子為________(填元素符號)。

⑷已知物質間的轉化關系如圖甲所示，其中a、c均大于0。

①基態Na原子的第一電離能可表示為________。

②相同條件下，Li2O的晶格能________(填“>”“<”或“=”)ckJmol-1，原因為________________________________。

③Na2O的立方晶胞結構如圖乙所示。若緊鄰的兩個Na+之間的距離為d pm，阿伏加德羅常數的值為NA，晶體的密度為ρ gcm-3，則Na的摩爾質量可表示為_______gmol-1(用含有d、ρ、NA的代數式表示)。

Answer 1

【答案】 Mn 正四面體形 sp3 SO42－、SeO42－、ClO4－、BrO4－、IO4－等(任寫一種即可) 18NA(或18×6.02×1023) O kJmol-1 > Na2O和Li2O均為離子晶體，Na+的半徑大于Li+的半徑，故Na2O的晶格能小于Li2O的晶格能

【解析】

⑴基態Fe3+的價層電子為3d5，寫出軌道表達式，未成對電子有5個。

⑵PO43－有4對成鍵電子對，無孤電子對，其空間構型為正四面體形；根據 P3－= Cl－ =S2－尋找與PO43－互為等電子體的離子。

⑶1個H2O中含有2個δ鍵，Ti和H2O形成6個δ鍵。

⑷①根據圖甲可知，基態2Na原子的失去電子吸收a kJmol-1；②相同條件下，由于Na2O和Li2O均為離子晶體，Na+的半徑大于Li+的半徑，故Na2O的晶格能小于Li2O的晶格能；③根據圖乙知，一個晶胞中含有鈉原子和氧原子，可把晶胞分為8個小立方體，根據密度公式進行表達，再計算。

⑴基態Fe3+的價層電子為3d5，其軌道表達式為；基態原子的未成對電子數與基態Fe3+相同的元素為Mn；故答案為：；Mn。

⑵PO43－有4對成鍵電子對，無孤電子對，其空間構型為正四面體形，其中P原子的雜化方式為sp3；與PO43－互為等電子體且中心原子與P不同主族的陰離子有SO42－、SeO42－、ClO4－、BrO4－、IO4－等，故答案為：正四面體形；sp3；SO42－、SeO42－、ClO4－、BrO4－、IO4－等(任寫一種即可)。

⑶[Ti(H2O)6]Cl3為紫色晶體，1個H2O中含有2個δ鍵，Ti和H2O形成6個δ鍵，故1mol [Ti(H2O)6] 3+離子中所含δ鍵的數目為18NA(或18×6.02×1023)；配位鍵中提供孤電子對的原子為O，故答案為：18NA(或18×6.02×1023)；O。

⑷①根據圖甲可知，基態Na原子的第一電離能為kJmol-1，故答案為：kJmol-1。

②相同條件下，由于Na2O和Li2O均為離子晶體，Na+的半徑大于Li+的半徑，故Na2O的晶格能小于Li2O的晶格能，故答案為：>；Na2O和Li2O均為離子晶體，Na+的半徑大于Li+的半徑，故Na2O的晶格能小于Li2O的晶格能。

③根據圖乙知，一個晶胞中含有8個鈉原子和個氧原子，可把晶胞分為8個小立方體，由于緊鄰的兩個+之間的距離為d pm，則小立方體的邊長為d pm，設Na的摩爾質量可表示為x gmol-1，故其密度為，則，故答案為：。