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，其研究的是两种常见锂电池：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(LiFePO4)为正极的电池。请回答下列问题：

(1)Mn位于元素周期表的_____区(填“s”或“p”或“d”或“ds”或“f”)，基态钴原子的未成对电子数为_____，1mol [Co(NH3)5Cl]Cl2中含σ键数目为___ NA。

(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______________。的空间构型是________________，HPO3中心原子的杂化方式是_________________。

(3)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____。

(4)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，其晶胞结构如下图。S2-的配位数是______；若硫化锂晶体的密度为a g·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】d 3 21 HPO3 正四面体 sp2 极性 NH3能与水分子形成氢键 8

【解析】

(1)Mn位于元素周期表的第四周期第ⅦB族，属于d区。Co元素是27号元素，基态Co原子核外电子排布式为：[Ar]3d74s2，3d上有3个未成对电子。[CoCl (NH3)5]2+中Cl和5个NH3与Co3+之间形成6个配位键，为σ键，每个氨气分子中每个氢原子和氮原子之间形成一个σ键，共6+5×3=21个，所以1mol [CoCl (NH3)5] Cl2 中含σ键数目为21NA，故答案为：d；3；21；

(2)H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3可改写成(HO)3PO、(HO)2PO、(HO)3P、(HO)PO2，非羟基氧原子个数分别为1、1、0、2，非羟基氧数目越多，酸性越强，则酸性最强的是：HPO3。PO43-的中心原子价层电子对数==4，采取sp3杂化，且不含孤电子对，所以为正四面体构型。HPO3[(HO)PO2]的中心P原子的价层电子对数==3，采取sp2杂化，故答案为：HPO3；正四面体；sp2；

(3)PH3空间构型为三角锥形，P原子位于顶点，所以正负电荷中心不重合，为极性分子，NH3能与水分子形成氢键，而PH3不能，所以PH3在水中的溶解性比PH3小，故答案为：极性；NH3能与水分子形成氢键；

(4)根据均摊法，晶胞中X的个数为=4，Y的个数为8，该晶体的化学式为Li2S，所以X代表S2-，Y代表Li+，根据晶胞结构示意图可知，S2-的配位数为8，距离最近的两个S2-的距离为面对角线的一半，已知晶胞的密度为ag·cm-3，晶胞的质量m=g，则晶胞的棱长为，所以距离最近的两个S2-的距离为nm，故答案为：8；。