专题70 物质结构综合（选考）（A）（教师版）

3.0 envi 2025-02-06 13 4 952.03KB 24 页 3知币

侵权投诉

1．（2020 年新课标Ⅰ）Goodenough 等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越

贡献而获得 2019 年诺贝尔化学奖。回答下列问题：

（1）基态 Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为_________。

（2）Li 及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)> I1(Na)，原因是_________。I1(Be)>

I1(B)> I1(Li)，原因是________。

（3）磷酸根离子的空间构型为_______，其中 P的价层电子对数为_______、杂化轨道类型为_______。

（4）LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中 O围绕 Fe 和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过

共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有 LiFePO4的单元数有____个。

电池充电时，LiFeO4脱出部分 Li+，形成 Li1−xFePO4，结构示意图如(b)所示，则

x=_______，n(Fe2+ )∶n(Fe3+)=_______。

【答案】（1）4:5

（2）Na 与Li 同主族，Na 的电子层数更多，原子半径更大，故第一电离能更小 Li，Be 和B为同周期

元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态 Be 原子的 s能级轨道处于全充

满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于 B的

（3）正四面体形 4 sp3

专题 70 物质结构综合（选考）

（A）

（4）4 或0.1875 13:3

【解析】（1）基态铁原子的价电子排布式为，失去外层电子转化为 Fe2+和Fe3+，这两种基态离子

的价电子排布式分别为和，根据 Hund 规则可知，基态 Fe2+有4个未成对电子，基态 Fe3+有5

个未成对电子，所以未成对电子个数比为 4:5；

（2）同主族元素，从上至下，原子半径增大，第一电离能逐渐减小，所以；同周期元素，

从左至右，第一电离能呈现增大的趋势，但由于Ⅱ A元素基态原子 s能级轨道处于全充满的状态，能

量更低更稳定，所以其第一电离能大于同一周期的Ⅲ A元素，因此；

（3）经过计算，中不含孤电子对，成键电子对数目为 4，价层电子对数为 4，因此其构型为正四面

体形，P原子是采用 sp3杂化方式形成的 4个sp3杂化轨道；

（4）由题干可知，LiFePO4的晶胞中，Fe 存在于由 O构成的正八面体内部，P存在由 O构成的正四面体内

部；再分析题干中给出的(a),(b)和(c)三个不同物质的晶胞结构示意图，对比(a)和(c)的差异可知，(a)图

所示的 LiFePO4的晶胞中，小球表示的即为 Li+，其位于晶胞的 8个顶点，4个侧面面心以及上下底面

各自的相对的两条棱心处，经计算一个晶胞中 Li+的个数为个；进一步分析(a)

图所示的 LiFePO4的晶胞中，八面体结构和四面体结构的数目均为 4，即晶胞中含 Fe 和P的数目均为

4；考虑到化学式为 LiFePO4，并且一个晶胞中含有的 Li+，Fe 和P的数目均为 4，所以一个晶胞中含有

4个LiFePO4单元。对比(a)和(b)两个晶胞结构示意图可知，Li1-xFePO4相比于 LiFePO4缺失一个面心的

Li+以及一个棱心的 Li+；结合上一个空的分析可知，LiFePO4晶胞的化学式为 Li4Fe4P4O16，那么 Li1-

xFePO4晶胞的化学式为 Li3.25Fe4P4O16，所以有即 x=0.1875。结合上一个空计算的结果可知，

Li1-xFePO4即Li0.8125FePO4；假设 Fe2+和Fe3+数目分别为 x和y，则列方程组：，

，解得 x=0.8125，y=0.1875，则 Li1-xFePO4中

。

2．（2020 年新课标Ⅲ）氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答

下列问题：

（1）H、B、N中，原子半径最大的是______。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素______的相似。

（2）NH3BH3分子中，N—B 化学键称为____键，其电子对由____提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放

氢气：3NH3BH3+6H2O=3NH3+ +9H2，的结构如图所示：；在该反应中，

B原子的杂化轨道类型由______变为______。

（3）NH3BH3分子中，与 N原子相连的H呈正电性(Hδ+)，与 B原子相连的H呈负电性(Hδ-)，电负性大小顺

序是__________。与 NH3BH3原子总数相等的等电子体是_________(写分子式)，其熔点比

NH3BH3____________(填“高”或“低”)，原因是在 NH3BH3分子之间，存在____________________，

也称“双氢键”。

（4）研究发现，氦硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为 a pm、b pm、c

pm，α=β=γ=90°。氨硼烷的 2×2×2 超晶胞结构如图所示。

氨硼烷晶体的密度 ρ=___________g·cm−3(列出计算式，设 NA为阿伏加德罗常数的值)。

【答案】（1）B Si(硅) （2）配位 N sp3 sp2

（3）N＞H＞B CH3CH3 低 Hδ+与Hδ−的静电引力

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

3 知币 4人已下载

立即下载

专题70 物质结构综合（选考）（A）（教师版）.docx

共24页,预览5页

还剩页未读，继续阅读

专题70 物质结构综合（选考）（A）（教师版）

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: