题目内容
【题目】2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古德伊纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰三位科学家，以表彰他们在锂电池领域所做出的巨大贡献。
、
常用作锂离子电池的正极材料，请回答下列问题：
(1)基态锂原子的最高能级的电子云形状是________；基态磷原子有________个未成对电子；基态铁原子核外电子排布式为________。
(2)
中
的配位数为4，配体中N的杂化方式为________，该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。
(3)
在水中易被还原成，而在氨水中可稳定存在，其原因为________。
(4)属于简单磷酸盐，而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐，如：焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示：
这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为________(用n代表P原子数)。
(5)钴蓝晶体结构如下图，该立方晶胞由4个Ⅰ型和4个Ⅱ型小立方体构成。晶体中
占据
形成的________(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)；钴蓝晶体的密度为___________
(列出计算式，用
表示阿伏加德罗常数的值)。
【答案】球形 3 
（或
） 
可与
形成较稳定的配合物 
八面体空隙 
【解析】
(1)锂是3号元素，核外电子排布为1s22s1，最高能级是2s，其电子云形状是球形；磷是15号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，其未成对电子数是3p能级上的3个电子；铁是26号元素，C根据核外电子排布规律可得其基态铁原子核外电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
故答案为：球形；3；1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
(2)NO3－中价层电子对数为5+0+12=3，故为sp2杂化；一般情况下非金属性越强第一电离能越大，但由于N原子中最外层为半充满状态，比较稳定，故第一电离能大于O，所以第一电离能由小到大的顺序为；
故答案为：sp2；；
(3)可与形成较稳定的配合物，故
在水中易被还原成
，而在氨水中可稳定存在；
(4)可以根据磷酸根、焦磷酸根、三磷酸根的化学式推导：PO43-、P2O74-、P3O105-磷原子的变化规律为：1、2、3、4，n氧原子的变化规律为：4、7、10、3n+1酸根所带电荷数的变化规律为：3、4、5、n+2，这类磷酸根离子的化学式可用通式来表示；
(5）根据钴蓝晶体晶胞结构观察，晶体中Al3+占据O2-形成的八面体空隙；该晶胞的体积为(2a×10-7)3，该晶胞的质量为32×16+16×27+8×59NA=8(59+2×27+4×16)NA，所以密度为；
故答案为：八面体空隙；。
【题目】高炉炼铁是现代钢铁生产的重要环节，此法工艺简单，产量大，能耗低，仍是现代炼铁的主要方法，回答下列问题：
(1)已知炼铁过程的主要反应为Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H1
还会发生3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H2=a kJ/mol；
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H3=b kJ/mol；
FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+ CO2(g) △H4=c kJ/mol；
则△H1=________kJ/mol（用含a、b、c的代数式表示）。
(2)高炉炼铁产生的废气(CO、CO2)有多种处理方法，反应原理如下：
①生成甲醇：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(l)。一定温度下在恒容密闭容器中模拟此反应，下列化学反应速率最快的是_______________
A．υ(CO)=1.2 mol/(L·min) B．υ(H2)=0.025 mol/(L·s) C．υ(CH3OH)=1 mol/(L·min)
②生成乙烯：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。在两个容积相同的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)：n(CO2)]充入原料气，CO2平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示
氢碳比X_____2.0（填＞、＜或＝，下同），理由是___________________。
(3)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，其化学平衡常数K与温度T关系如表：
T/℃ | 700 | 800 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 1.0 | 2.3 | 3.6 |
①该反应是___________反应(填“吸热”或“放热”)。
②若某恒定温度下，向容积为1 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2、3 mol H2，10 min后反应达到平衡状态，测得υ (CH3OH)=0.075 mol/(L·min)，则此反应条件下温度______800℃（填＞、＜或＝）。
③若反应在1200℃进行试验，某时刻测得反应容器中各物质浓度满足关系式2c(CO2)·c3(H2)=3c(CH3OH)·c(H2O)，此时反应在________向进行（填“正”或“逆”）。
