Question

【題目】2019 年的化學諾貝爾獎頒給了為鋰電池研究作出貢獻的三位科學家，其研究的是兩種常見鋰電池：一種是采用鎳鈷錳酸鋰Li(NiCoMn)O2或鎳鈷鋁酸鋰為正極的“三元材料鋰電池”；另一種是采用磷酸鐵鋰(LiFePO4)為正極的電池。請回答下列問題：

(1)Mn位于元素周期表的_____區(填“s”或“p”或“d”或“ds”或“f”)，基態鈷原子的未成對電子數為_____，1mol [Co(NH3)5Cl]Cl2中含σ鍵數目為___ NA。

(2)磷元素可以形成多種含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3，這四種酸中酸性最強的是______________。的空間構型是________________，HPO3中心原子的雜化方式是_________________。

(3)PH3是_____分子(填“極性”或“非極性”)，其在水中的溶解性比NH3小，原因是____。

(4)硫化鋰Li2S(摩爾質量Mgmol-1)的納米晶體是開發先進鋰電池的關鍵材料，硫化鋰的晶體為反螢石結構，其晶胞結構如下圖。S2-的配位數是______；若硫化鋰晶體的密度為a g·cm -3，則距離最近的兩個S2-的距離是_____nm。(用含 a、M、NA的計算式表示)。

Answer 1

【答案】d 3 21 HPO3 正四面體 sp2 極性 NH3能與水分子形成氫鍵 8

【解析】

(1)Mn位于元素周期表的第四周期第ⅦB族，屬于d區。Co元素是27號元素，基態Co原子核外電子排布式為：[Ar]3d74s2，3d上有3個未成對電子。[CoCl (NH3)5]2+中Cl和5個NH3與Co3+之間形成6個配位鍵，為σ鍵，每個氨氣分子中每個氫原子和氮原子之間形成一個σ鍵，共6+5×3=21個，所以1mol [CoCl (NH3)5] Cl2 中含σ鍵數目為21NA，故答案為：d；3；21；

(2)H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3可改寫成(HO)3PO、(HO)2PO、(HO)3P、(HO)PO2，非羥基氧原子個數分別為1、1、0、2，非羥基氧數目越多，酸性越強，則酸性最強的是：HPO3。PO43-的中心原子價層電子對數==4，采取sp3雜化，且不含孤電子對，所以為正四面體構型。HPO3[(HO)PO2]的中心P原子的價層電子對數==3，采取sp2雜化，故答案為：HPO3；正四面體；sp2；

(3)PH3空間構型為三角錐形，P原子位于頂點，所以正負電荷中心不重合，為極性分子，NH3能與水分子形成氫鍵，而PH3不能，所以PH3在水中的溶解性比PH3小，故答案為：極性；NH3能與水分子形成氫鍵；

(4)根據均攤法，晶胞中X的個數為=4，Y的個數為8，該晶體的化學式為Li2S，所以X代表S2-，Y代表Li+，根據晶胞結構示意圖可知，S2-的配位數為8，距離最近的兩個S2-的距離為面對角線的一半，已知晶胞的密度為ag·cm-3，晶胞的質量m=g，則晶胞的棱長為，所以距離最近的兩個S2-的距離為nm，故答案為：8；。