Question

【题目】2019年10月9日消息，诺贝尔化学奖颁给约翰●B.古迪纳夫、M●斯坦利●威廷汉和吉野彰，以表彰他们“开发锂离子电池”的贡献。磷酸亚铁锂(化学式：LiFePO4)是锂离子电池电极材料，主要用于动力锂离子电池，作为正极活性物质使用，人们习惯也称其为磷酸铁锂。

(1)基态锂原子核外能量最高的电子电子云轮廓图形状为__；基态磷原子第一电离能比基态硫的__(填“大”或“小”)，原因是__。

(2)实验室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]来检验Fe3+。FeCl3与KSCN溶液混合，可得到配位数为5的配合物的化学式是__，其中硫、碳的杂化类型分别是__、__。

(3)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。PO43-的空间构型为__；亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构式为__。

(4)磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如图所示：

由图推知该多磷酸钙盐的通式为__。

(5)氧化亚铁晶体的晶胞如图所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm-3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与O2-紧邻且等距离的Fe2+数目为__，Fe2+与O2-最短核间距为___pm。

Answer 1

【答案】球形 大 磷原子的3p轨道半充满，较稳定 K2[Fe(SCN)5] sp3 sp 正四面体 或 (CaP2O6)n 6

【解析】

(1)锂是3号元素，基态锂原子核外能量最高的电子位于2s轨道；基态磷原子3p轨道上电子半充满，电子的能量低，第一电离能反常。

(2) FeCl3与KSCN溶液混合，可得到配位数为5的配离子为[Fe(SCN)5]2-，再依据电荷守恒，配上2个K+，从而得出其化学式，依据其中硫、碳的价层电子对数，确定杂化类型。

(3) PO43-的空间构型为AB4型结构；亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3为二元酸，分子中含有2个-OH，由此写出结构式。

(4)由图找出结构单元，从而推知该多磷酸钙盐的通式。

(5)从晶胞中找到位于中心的一个O2-，然后寻找等距离的Fe2+数目。可从一个小立方体中进行计算，在小立方体中，含有个“FeO”，则由密度可计算其体积，从而求出Fe2+与O2-最短核间距。

(1)基态锂原子核外能量最高的电子所在的电子云为2s，其轮廓图形状为球形；基态磷原子价电子排布为3s23p3，P轨道电子半充满，能量低，第一电离能出现反常，所以比基态硫的大，原因是磷原子的3p轨道半充满，较稳定。答案为：球形；大；磷原子的3p轨道半充满，较稳定；

(2) FeCl3与KSCN溶液混合，可得到配位数为5的配离子为[Fe(SCN)5]2-，再依据电荷守恒，配上2个K+，从而得出其化学式K2[Fe(SCN)5]，其中硫、碳的价层电子对数分别为4、2，杂化类型分别是sp3、sp。答案为：K2[Fe(SCN)5]；sp3；sp；

(3) PO43-的结构式中，P原子周围有4个O原子，构成AB4型结构，所以空间构型为正四面体；亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3为二元酸，分子中含有2个-OH，从而得出H3PO3的结构式为或。答案为：正四面体；或；

(4)由图推知，其结构单元为，该多磷酸钙盐的通式为(CaP2O6)n。答案为：；

(5)从晶胞中找到位于中心的一个O2-，在其周围等距离的Fe2+数目为6。可从一个小立方体中进行计算，在小立方体中，含有个“FeO”，设Fe2+与O2-最短核间距为a，则a3=，从而求出a=。答案为：。