Question

【題目】2019年諾貝爾化學獎授予約翰·古德伊納夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰三位科學家，以表彰他們在鋰電池領域所做出的巨大貢獻。、常用作鋰離子電池的正極材料，請回答下列問題：

(1)基態鋰原子的最高能級的電子云形狀是________；基態磷原子有________個未成對電子；基態鐵原子核外電子排布式為________。

(2)中的配位數為4，配體中N的雜化方式為________，該配離子中各元素的第一電離能由小到大的順序為________(用元素符號表示)。

(3)在水中易被還原成，而在氨水中可穩定存在，其原因為________。

(4)屬于簡單磷酸鹽，而直鏈的多磷酸鹽則是一種復雜磷酸鹽，如：焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如下圖所示：

這類磷酸根離子的化學式可用通式表示為________(用n代表P原子數)。

(5)鈷藍晶體結構如下圖，該立方晶胞由4個Ⅰ型和4個Ⅱ型小立方體構成。晶體中占據形成的________(填“四面體空隙”或“八面體空隙”)；鈷藍晶體的密度為___________(列出計算式，用表示阿伏加德羅常數的值)。

Answer 1

【答案】球形 3 （或） 可與形成較穩定的配合物 八面體空隙

【解析】

(1)鋰是3號元素，核外電子排布為1s22s1，最高能級是2s，其電子云形狀是球形；磷是15號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p3，其未成對電子數是3p能級上的3個電子；鐵是26號元素，C根據核外電子排布規律可得其基態鐵原子核外電子排布式1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；

故答案為：球形；3；1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；

(2)NO3－中價層電子對數為5+0+12=3，故為sp2雜化；一般情況下非金屬性越強第一電離能越大，但由于N原子中最外層為半充滿狀態，比較穩定，故第一電離能大于O，所以第一電離能由小到大的順序為；

故答案為：sp2；；

(3)可與形成較穩定的配合物，故在水中易被還原成，而在氨水中可穩定存在；

(4)可以根據磷酸根、焦磷酸根、三磷酸根的化學式推導：PO43-、P2O74-、P3O105-磷原子的變化規律為：1、2、3、4，n氧原子的變化規律為：4、7、10、3n+1酸根所帶電荷數的變化規律為：3、4、5、n+2，這類磷酸根離子的化學式可用通式來表示；

(5）根據鈷藍晶體晶胞結構觀察，晶體中Al3+占據O2-形成的八面體空隙；該晶胞的體積為(2a×10-7)3，該晶胞的質量為32×16+16×27+8×59NA=8(59+2×27+4×16)NA，所以密度為；

故答案為：八面體空隙；。