Question

【題目】[化學——選修3：物質結構與性質]

磷酸鐵鋰電池對環境無污染，為綠色環保型電池，是鉛酸電池的替代品，該電池的總反應為：

Li1-x FePO4+LixC6= LiFePO4+C6

(1)基態Fe2+的核外電子排布式為___________，與Fe同周期的元素中，與銅原子最外層電子數相等的元素還有___________(填元素符號)，磷酸鐵鋰電池總反應中涉及到的C、O元素，第一電離能較大的是____________________。

(2)PO43-的空間構型是____________________。

(3)與PCl5互為等電子體的一種分子的化學式為_________。

(4)二乙烯三胺五乙酸鐵-鈉絡合物結構如圖所示，其中C原子的雜化方式為_______________。

(5)亞鐵氰化鉀經氯氣或電解氧化，可得鐵氰化鉀K3Fe(CN)6]，為紅棕色晶體，也稱赤血鹽，1mol該物質含有的π鍵的數目為_____________。

(6)已知：LiF晶體與 NaCl晶體結構相同，F半徑為0.133nm，Li+的半徑為0.076nm，陰陽離子相接觸，則一個晶胞中離子的空間占有率為_______ (列式并計算)，分析說明該計算結果小于74.05%的原因_______。

Answer 1

【答案】 [Ar]3d6 K、Cr O 正四面體 AsF5或AsCl5 sp3；sp2 12NA 有LiF晶體中，正負離子直接相鄰，a=2(r++r-)=0.418(nm)

體積分數=4×(4π/3)×[(0.133)3+(0.076)3/0.4183=64.0% 陰離子之間不直接接觸，不再是緊密堆積。陰高了的空間占有率降至54%，陽離了的空間占有率僅為10%，所以總的空間占有率小于74.05%

【解析】（1）鐵是26號元素，鐵原子核外有26個電子，鐵原子失去2個電子變成亞鐵離子，基態Fe2+的核外電子排布式為：[Ar]3d6；與Fe同周期的元素中，與銅原子最外層電子數相等的元素還有K、Cr；同周期第一電離能自左而右具有增大趨勢，所以第一電離能較大的是O；（2）根據VSEPR理論，對于PO43-，成鍵原子數為BP=4，孤電子對數為VP==0，則其價電子對數為VP=BP+LP=4+0=4，根據雜化軌道理論，為sp3雜化，空間構型為正四面體；(3) 等電子體是指具有相同價電子數目和原子數目的分子或離子，與PCl5互為等電子體的分子的化學式為AsF5或AsCl5；（4）在氨基乙酸銅的分子中-CH2-碳原子為sp3雜化，羰基碳原子為sp2雜化；(5)在CN－中碳原子與氮原子是以共價三鍵結合的，含有的2個π鍵。所以1 mol鐵氰化鉀K3Fe(CN)6]中含有的π鍵的數2NA；(6) 有LiF晶體中，正負離子直接相鄰，a=2(r++r-)=0.418(nm)，體積分數=4×(4π/3)×[(0.133)3+(0.076)3/0.4183=64.0% ；陰離子之間不直接接觸，不再是緊密堆積。陰高了的空間占有率降至54%，陽離了的空間占有率僅為10%，所以總的空間占有率小于74.05%。