Question

【題目】根據所學物質結構知識，回答下列問題

(1) LiCoO2、 LiFePO4常用作鋰離子電池的正極材料。基態Co原子的外圍電子排布式為______________________。第四電離能：Ⅰ4(Co)___________I4(Fe)(填“>”或“<”)。PO43－的空間構型為______________________。

(2)B的簡單氫化物BH3不能游離存在，常傾向于形成較穩定的B2H6或與其他分子結合。

①B2H6分子結構如圖所示，則B原子的雜化方式為______________________。

②氨硼烷(NH3BH3)被認為是最具潛力的新型儲氫材料之一，分子中存在配位鍵，氨硼烷(NH3BH3)的結構式為______________________(標出配位鍵)，寫出一種與氨硼烷互為等電子體的分子的化學式：______________________。

(3)常溫常壓下，硼酸(H3BO3)晶體結構為層狀，其二維平面結構如圖所示，1mol H3BO3晶體中含有氫鍵的數目為___________(用NA表示阿伏加德羅常數的值)；請從氫鍵的角度解釋硼酸在冷水中的溶解度小而加熱時溶解度增大：______________________。

(4)干冰晶體以及Cu晶體的結構都如圖表示(○表示一個CO2分子或一個Cu原子)，晶體中正八面體和正四面體空隙數的比值為___________。銅的硫化物有三種晶體，其中一種是Cu2+為面心立方最密堆積，而晶體中全部正四面體空隙的二分之一被S2－占據，如果兩個最近的離子核間距為acm，NA表示阿伏加德羅常數的值，則該晶體的密度為___________g/cm3(用含a、NA的代數式表示)。

Answer 1

【答案】 < 正四面體形 硼酸分子間以氫鍵締合，加熱時，部分氫鍵被破壞，硼酸分子與水分子間形成氫鍵，增大了溶解度 1:8

【解析】

(1)基態Co原子核外有27個電子，根據能量最低原理書寫價電子排布式；根據原子軌道處于全空、全滿、半滿時結構穩定分析；根據價電子互斥理論分析PO43－的空間構型；(2) ①根據B2H6分子結構圖，B原子形成了4個雜化軌道；②氨硼烷中N原子提供孤電子對，B原子提供空軌道；原子數相同、價電子數相等的微粒為等電子體；(3)根據硼酸結構圖分析1mol H3BO3晶體中含有氫鍵的數；硼酸分子間以氫鍵締合，加熱時，部分氫鍵被破壞，硼酸分子與水分子間形成氫鍵；(4)干冰晶體以及Cu晶體的結構是面心立方堆積；根據題意，晶胞邊長=；

(1)基態Co原子核外有27個電子，價電子排布式為；Co原子失去3個電子后的外圍電子排布是，Fe原子失去3個電子后的外圍電子排布是，原子軌道處于半滿時結構穩定，所以Ⅰ4(Co)＜I4(Fe)；PO43－中P原子的雜化軌道數=，配位原子數為4，無孤電子對，所以PO43－為正四面體形；(2) ①根據B2H6分子結構圖，B原子形成了4個雜化軌道，所以B原子的雜化方式為；②氨硼烷中N原子提供孤電子對，B原子提供空軌道，結構式為；原子數相同、價電子數相等的微粒為等電子體，與氨硼烷互為等電子體的分子的化學式為；(3)根據硼酸結構圖，1mol H3BO3晶體中含有3mol氫鍵，氫鍵數目是3NA；硼酸分子間以氫鍵締合，加熱時，部分氫鍵被破壞，硼酸分子與水分子間形成氫鍵，所以加熱時溶解度增大；(4)干冰晶體以及Cu晶體的結構是面心立方晶胞，6個面心構成一個正八面體的空隙，每個頂點與鄰近的3個面心構成一個正四面體的空隙，因此， 正八面體空隙數 : 正四面體空隙數 = 1:8。由晶胞結構可知，該晶胞中有4個Cu2+和4個S2-，所以晶胞的摩爾質量是g/mol。晶胞中最近兩個離子是頂點和鄰近的正四面體的空隙中心的硫離子，離子核間距為晶胞的體對角線的四分之一，故體對角線長為4acm，晶胞邊長=，晶胞體積為 ；所以 。