Question

【題目】2019年10月9日，瑞典皇家科學院將2019年度諾貝爾化學獎授予美國JohnBGoodenough教授、M.stanleyWhittlingham教授和日本化學家AkiraYoshino，以表彰其在鋰離子電池的發展方面作出的貢獻。

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

（2）實室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]來檢驗Fe3+，FeCl3與KSCN溶液混合，可得到配位數為5的配合物的化學式是___；

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

（4）磷酸分子間脫水可生成多磷酸，其某一鈣鹽的結構如圖所示：

由圖推知該多磷酸鈣鹽的通式為__（用n表示重復單元數）

（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的值。在該晶胞中，與O2-緊鄰且等距離的Fe2+數目為__；Fe2+與O2-最短核間距為___pm。

Answer 1

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

【解析】

(1)基態鋰原子價電子排布式為2s1，電子最高占據2s能級，電子云輪廓圖形為球形；基態磷原子的3p軌道處于半充滿狀態，較穩定，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-提供孤對電子作為配體，所以配位數為5的配離子為[Fe(SCN)5]2-，相應的配合物的化學式是K2[Fe(SCN)5]；

(3)PO43-中P的價層電子對數為4+=4，無孤電子對，所以的空間構型為正四面體；亞磷酸H3PO3與NaOH反應只生成NaHPO3和NaH2PO3兩種鹽，說明亞磷酸含有2個羥基氫原子，另外的一個H、O直接與P相接，所以H3PO3的結構式為；

(4)根據圖知，其最小的重復部分為，據此判斷形成鹽的化學通式為 (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；Fe2+與O2-的最短核間距等于晶胞棱長的，晶胞中Fe2+數目=8×+6×=4，O2-離子數目=1+12×=4，所以晶胞質量=g，設二者最短距離為a pm，則晶胞棱長=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。