Question

【题目】Na2FeO4、Li4YiO12和LiFePO4均可用作电极材料。请回答下列问题：

⑴基态Fe3+的价层电子轨道表达式为________；同周期元素中，基态原子的未成对电子数与基态Fe3+相同的元素为________。

⑵PO43－的空间构型为________，其中P原子的杂化方式为________；写出一种与PO43－互为等电子体且中心原子与P不同主族的阴离子：________(填离子符号)。

⑶[Ti(H2O)6]Cl3为紫色晶体，其中1mol阳离子中所含δ键的数目为________；配位键中提供孤电子对的原子为________(填元素符号)。

⑷已知物质间的转化关系如图甲所示，其中a、c均大于0。

①基态Na原子的第一电离能可表示为________。

②相同条件下，Li2O的晶格能________(填“>”“<”或“=”)ckJmol-1，原因为________________________________。

③Na2O的立方晶胞结构如图乙所示。若紧邻的两个Na+之间的距离为d pm，阿伏加德罗常数的值为NA，晶体的密度为ρ gcm-3，则Na的摩尔质量可表示为_______gmol-1(用含有d、ρ、NA的代数式表示)。

Answer 1

【答案】 Mn 正四面体形 sp3 SO42－、SeO42－、ClO4－、BrO4－、IO4－等(任写一种即可) 18NA(或18×6.02×1023) O kJmol-1 > Na2O和Li2O均为离子晶体，Na+的半径大于Li+的半径，故Na2O的晶格能小于Li2O的晶格能

【解析】

⑴基态Fe3+的价层电子为3d5，写出轨道表达式，未成对电子有5个。

⑵PO43－有4对成键电子对，无孤电子对，其空间构型为正四面体形；根据 P3－= Cl－ =S2－寻找与PO43－互为等电子体的离子。

⑶1个H2O中含有2个δ键，Ti和H2O形成6个δ键。

⑷①根据图甲可知，基态2Na原子的失去电子吸收a kJmol-1；②相同条件下，由于Na2O和Li2O均为离子晶体，Na+的半径大于Li+的半径，故Na2O的晶格能小于Li2O的晶格能；③根据图乙知，一个晶胞中含有钠原子和氧原子，可把晶胞分为8个小立方体，根据密度公式进行表达，再计算。

⑴基态Fe3+的价层电子为3d5，其轨道表达式为；基态原子的未成对电子数与基态Fe3+相同的元素为Mn；故答案为：；Mn。

⑵PO43－有4对成键电子对，无孤电子对，其空间构型为正四面体形，其中P原子的杂化方式为sp3；与PO43－互为等电子体且中心原子与P不同主族的阴离子有SO42－、SeO42－、ClO4－、BrO4－、IO4－等，故答案为：正四面体形；sp3；SO42－、SeO42－、ClO4－、BrO4－、IO4－等(任写一种即可)。

⑶[Ti(H2O)6]Cl3为紫色晶体，1个H2O中含有2个δ键，Ti和H2O形成6个δ键，故1mol [Ti(H2O)6] 3+离子中所含δ键的数目为18NA(或18×6.02×1023)；配位键中提供孤电子对的原子为O，故答案为：18NA(或18×6.02×1023)；O。

⑷①根据图甲可知，基态Na原子的第一电离能为kJmol-1，故答案为：kJmol-1。

②相同条件下，由于Na2O和Li2O均为离子晶体，Na+的半径大于Li+的半径，故Na2O的晶格能小于Li2O的晶格能，故答案为：>；Na2O和Li2O均为离子晶体，Na+的半径大于Li+的半径，故Na2O的晶格能小于Li2O的晶格能。

③根据图乙知，一个晶胞中含有8个钠原子和个氧原子，可把晶胞分为8个小立方体，由于紧邻的两个+之间的距离为d pm，则小立方体的边长为d pm，设Na的摩尔质量可表示为x gmol-1，故其密度为，则，故答案为：。