Question

【题目】2019年10 月9 日诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰其对研究开发锂离子电池作出的卓越贡献。PC15、LiFePO4聚乙二醇、LiPF6、LiAsF6等可作制锂离子电池的材料。回答下列问题：

(l)Fe 的价层电子排布式为______________。Li、Fe、Cl、P 四种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________________。

(2) PC13中心原子P 杂化类型是___________。将氨水和FeCl3 溶液混合后过滤出沉淀，再将沉淀溶入KOH 饱和溶液中，得到6 – 羟基配合物溶液，该配合物的化学式为_____。

(3)下列物质沸点最高的是_____________。

.A.正戊烷[ CH3 ( CH2)3CH3 ] B. l-丙醇 ( CH3 CH2 CH2OH)

C.乙二醇( HOCH2 CH2OH) . D. 丙醛( CH3CH2 CHO)

(4)熔融的PC15冷却后变为白色的离子晶体，晶体的晶胞如图所示，测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子，写出阴、阳离子的化学式 __________；正四面体形阳离子中键角大于PC13 的键角原因为______________。

(5)电池工作时，Li+ 沿聚乙二醇分子中的碳氧链迁移的过程如图甲所示（图中阴离子未画出）。电解质LiPF6或LiAsF6的阴离子结构如图所示（X=P、As）。

相同条件，Li+ 在LiAsF6 中比在LiPF6 中迁移较快，原因是 ________________。

Answer 1

【答案】3d64s2 P>Cl> Fe > Li sp3 K3[ Fe( OH )6] C PCl4+ 、PC16- PC13分子中P原子有—对孤电子对，PCl4+ 中P 没有孤电子对，孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对间的排斥力 AsF6-的半径比P F6-大 ，AsF6-与Li+ 的作用力比P F6-的弱（或Li+ 与 AsF6-形成的离子键更弱或晶格能更小）

【解析】

（1）Fe为26号元素，根据核外电子排布式进行分析；

金属性越强，第一电离能一般较小，同周期，同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势，但P最外层3p能级容纳3的电子，为半满稳定状态，能量较低；

（2）根据价层电子对互斥理论来分析解答，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；

（3）根据反应物分析6 – 羟基配合物的化学式；

由于醛的极化度很大，所以沸点比烷烃高，醇分子间形成氢建 故沸点比醛高，醇羟基数目越多沸点越高，故所以沸点顺序：醇>醛>烷烃；

（4）PCl5是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴阳离子，一种正四面体形阳离子是PCl4+和一种正六面体形阴离子是PC16-；PCl3分子中P原子有一对孤电子对，PCl4+中P没有孤电子对，正四面体形阳离子中键角小于PCl3的键角；

（5）AsF6-的半径比PF6-的大，AsF6-与Li+的作用力比PF6-弱，则Li+在LiAsF6中迁移较快。

（1）Fe为26号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故价层电子排布式为3d64 s2；

金属性越强，第一电离能一般较小，同周期，同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势，但P最外层3p能级容纳3的电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能也高于同周期相邻元素，故第一电离能P大于Cl，Li、Fe、Cl、P 四种元素的第一电离能由大到小的顺序为P>Cl> Fe > Li；

（2）三氯化磷分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+（5-3×1）=4，所以磷原子采用sp3杂化；

将氨水和FeCl3 溶液混合后过滤出沉淀Fe(OH)3，再将沉淀溶入KOH 饱和溶液中，得到6 – 羟基配合物溶液，该配合物的化学式为K3[ Fe( OH )6]；

（3）根据反应物分析6 – 羟基配合物的化学式；

由于醛的极化度很大，所以沸点比烷烃高，醇分子间形成氢建 故沸点比醛高，醇羟基数目越多沸点越高，故所以沸点顺序：醇>醛>烷烃；

答案选C；

（4）PCl5是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴阳离子，一种正四面体形阳离子是PCl4+和一种正六面体形阴离子是PCl6-；PCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4，所以原子杂化方式是sp3，PCl5中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=5+=4，所以原子杂化方式是sp3，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，PCl4+中P没有孤电子对，孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对间的排斥力，所以PCl5中正四面体形阳离子中键角小于PCl3的键角；

（5）AsF6-的半径比PF6-的大，AsF6-与Li+的作用力比PF6-弱，则Li+在LiAsF6中迁移较快。