Question

【题目】2019年的化学诺贝尔奖颁给了为锂电池研究作出贡献的三位科学家。有两种常见锂电池：一种是采用镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2或镍钴铝酸锂为正极的“三元材料锂电池”；另一种是采用磷酸铁锂为正极的磷酸铁锂电池。请回答下列问题：

(1)基态钴原子的价电子排布式为____，Mn位于元素周期表的____ 区(填“s”或“p”或“d”或“ds”或“f”)。

(2)磷元素可以形成多种含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3，这四种酸中酸性最强的是___。PO43-的空间构型是 ___，中心原子的杂化方式是 ____。

(3)CoO、MnO两种氧化物的熔点由高到低的顺序是 ___，原因是 ___。

(4)PH3是____分子(填“极性”或“非极性”)，其在水中的溶解性比NH3小，原因是 _____

(5)硫化锂Li2S(摩尔质量Mgmol-1)的纳米晶体是开发先进锂电池的关键材料，硫化锂的晶体为反萤石结构，其晶胞结构如图。若硫化锂晶体的密度为ag.cm-3，则距离最近的两个S2-的距离是___nm。(用含a、M、NA的计算式表示)

Answer 1

【答案】3d74s2 d HPO3 正四面体 sp3 CoO>MnO CoO和MnO都属于离子晶体，离子半径：r(Mn2+)>r(Co2+)，CoO的晶格能大于MnO的晶格能 极性 NH3能与水分子形成氢键，而PH3不能，所以在水中的溶解性PH3小

【解析】

（1）钴（Co）的核电荷数为27，基态钴原子的价电子排布式为为3d74s2，Mn位于元素周期表的第四周期第ⅦB族，属于d区，故答案为：3d74s2；d。

（2）磷元素可以形成多种含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3，偏磷酸的酸性最强，次，亚，正依次减弱，PO43-的中P原子的价层电子对数为4，且不含孤对电子，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化方式是sp3，故答案为：HPO3；正四面体；sp3。

（3）CoO和MnO都属于离子晶体，离子半径：r(Mn2+)>r(Co2+)，CoO的晶格能大于MnO的晶格能，熔点：CoO>MnO，故答案为：

CoO>MnO；CoO和MnO都属于离子晶体，离子半径：r(Mn2+)>r(Co2+)，CoO的晶格能大于MnO的晶格能。

（4）PH3分子中磷原子形成了3个σ键，1个孤电子对，其价层电子对的总数是4，空间结构为三角锥形，是极性分子，NH3能与水分子形成氢键，所以在水中的溶解性NH3大于PH3，故答案为：极性；NH3能与水分子形成氢键，而PH3不能，所以在水中的溶解性PH3小。

（5）由晶胞结构可知，X原子个数为：，Y原子个数为：8，所以X为S2-，Y为Li+， 设晶胞的边长为bcm，，cm，距离最近的两个S2-的是面对角线的一般，面对角线为，则距离最近的两个S2-的距离为nm，故答案为：。