题目内容
【题目】固体电解质有广泛的用途。研究发现,晶体中有特殊结构为离子如
提供快速迁移的宽敞通道或者有“点缺陷”,都能使其具有导电潜力。比如:图
所示的锂超离子导体
和图
所示的有“点缺陷”的NaCl。
根据所学知识回答下列问题:
(1)在变化“Cl+e-→Cl-”过程中,所得电子填充在基态Cl的________能级,此过程会_______填“吸收”或“释放”
能量。
(2)中B的杂化形式为__________,其等电子体为:___________
任写一种
。与其VSEPR模型相同,且有1对孤电子对的相对分子质量最小的分子是____________。
(3)图所示晶胞中
位于__________位置;若将晶体中形成宽敞通道的
换成
,导电能力会明显降低,原因是_____________。
(4)图中,若缺陷处填充了
,则它____________
填“是”或“不是”
的晶胞,在NaCl晶体中,
填充在
堆积而成的___________面体空隙中。
【答案】 释放
棱心 阴离子体积变小,为
提供的快速迁移通道变窄,致其难以迁移 不是 八
【解析】
根据晶胞的图形,可用均摊法进行计算,结合题给化学式、原子团,可判断各小球代表的粒子;图(a)晶体中因大体积阴离子BF4-而具有了为离子如
提供快速迁移的宽敞通道,图(b)晶体具有为离子
如
提供快速迁移的 “点缺陷”,两者都具有导电潜力。在此认识基础上,运用物质结构的基础知识可解各小题。
(1)氯元素核电荷数为17,Cl的价电子排布式为3s23p5, Cl+e-→Cl-,得到稳定的Cl-,释放能量,因此所得电子填充在基态的3p能级,此过程会释放能量。本题正确答案为:3p;释放;
(2)BF4-中B成键电子对数为4,杂化形式为sp3;等电子体具有相同的价电子数和原子数,BF4-价电子数为32,原子数为5,其等电子体可以为CCl4。BF4-的VSEPR模型为四面体,具有四面体空间构型,且有l对孤电子对的分子成键电子对数为4-1=3,相对分子质量最小的分子是NH3。答案为:sp3;CCl4 ;NH3
(3)一个Li3SBF4晶胞中含有3个Li+,所以Li+位于棱心位置(12×=3);若将晶体中BF4-换成F-,导电能力会明显降低,原因是阴离子体积变小,为Li+提供的快速迁移通道变窄,致其难以迁移。答案为:棱心 ;阴离子体积变小,为Li+提供的快速迁移通道变窄,致其难以迁移;
(4)在氯化钠晶体中Na+最近的Cl-是的上下左右前后六个顶点依次相连便是八面体,图(6)中,若缺陷处填充了Na+,它并不是NaCl的完整晶胞;在NaCl晶体中,Na+填充在Cl-堆积而成的八面体空隙中。答案为:不是;八。
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【题目】某兴趣小组研究含铁元素的盐类物质的制备、保存和性质。
实验I. 配制FeCl2溶液:向0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中加入足量铁粉,充分振荡,备用。
(1)FeCl3溶液与铁粉反应的离子方程式是__________。
(2)在老师的指导下,配制的FeCl2溶液底部仍保留一层铁粉,请说明该操作的必要性__________。
实验II. 通过Fe(NO3)2的性质实验,探究试剂添加顺序的不同对现象和反应的影响。
实验 | 试剂及操作 | 现象 | |
试管 | 滴管 | ||
0.1 mol/L Fe(NO3)2溶液 | 实验i: 先滴加1.0 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液; 再滴加1.5mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液 | i. 滴加NaOH溶液后__________;加酸后溶液变为黄色 | |
实验ii: 先滴加1.5 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液; 再滴加1.0 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液 | ii. 加酸时溶液无明显现象;加碱后溶液依然没有明显变化 |
(3)实验i中滴加NaOH溶液后出现的一系列现象是__________;请用化学或离子方程式说明Fe(NO3)2溶液中滴加碱溶液后出现此系列现象的原因__________、__________。
(4)探究实验ii中先滴加H2SO4溶液时Fe(NO3)2溶液中是否发生了反应:
A. 向1.0 mL 0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液中__________(填写具体实验方法),溶液立即变红,说明加酸时溶液中发生了反应,生成了Fe3+。
B. 推测溶液中产生Fe3+的可能原因有两种:
a. 酸性条件下,__________;
b. 酸性条件下,Fe2+可能被空气中的O2氧化,写出相应的离子方程式:___________。