Question

【题目】2019年10月9日，瑞典皇家科学院将2019年度诺贝尔化学奖授予美国JohnBGoodenough教授、M.stanleyWhittlingham教授和日本化学家AkiraYoshino，以表彰其在锂离子电池的发展方面作出的贡献。

（1）基态锂原子核外能量最高的电子所处能级的电子云轮廓图的形状为___；基态磷原子第一电离能比硫的___ (填“大”或“小”)，原因是___。

（2）实室中可用KSCN或K4[Fe(CN)6]来检验Fe3+，FeCl3与KSCN溶液混合，可得到配位数为5的配合物的化学式是___；

（3）磷酸(H3PO4)和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。PO43-的空间构型为___；亚磷酸与NaOH反应只生成NaHPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构式为___。

（4）磷酸分子间脱水可生成多磷酸，其某一钙盐的结构如图所示：

由图推知该多磷酸钙盐的通式为__（用n表示重复单元数）

（5）氧化亚铁晶体的晶胞如图所示。已知：氧化亚铁晶体的密度为ρg·cm-3，NA代表阿伏加德罗常数的值。在该晶胞中，与O2-紧邻且等距离的Fe2+数目为__；Fe2+与O2-最短核间距为___pm。

Answer 1

【答案】球形 大 基态磷原子的3p轨道处于半充满状态，较稳定 K2[Fe(SCN)5] 正四面体 (CaP2O6)n 6 pm

【解析】

(1)基态锂原子价电子排布式为2s1，电子最高占据2s能级，电子云轮廓图形为球形；基态磷原子的3p轨道处于半充满状态，较稳定，所以磷的第一电离能比硫大；

(2)Fe3+与SCN-形成的配合物中，Fe3+提供空轨道，SCN-提供孤对电子作为配体，所以配位数为5的配离子为[Fe(SCN)5]2-，相应的配合物的化学式是K2[Fe(SCN)5]；

(3)PO43-中P的价层电子对数为4+=4，无孤电子对，所以的空间构型为正四面体；亚磷酸H3PO3与NaOH反应只生成NaHPO3和NaH2PO3两种盐，说明亚磷酸含有2个羟基氢原子，另外的一个H、O直接与P相接，所以H3PO3的结构式为；

(4)根据图知，其最小的重复部分为，据此判断形成盐的化学通式为 (CaP2O6)n；

(5)以体心O2-研究，与O2-紧邻且等距离的Fe2+处于面心，共有6个；Fe2+与O2-的最短核间距等于晶胞棱长的，晶胞中Fe2+数目=8×+6×=4，O2-离子数目=1+12×=4，所以晶胞质量=g，设二者最短距离为a pm，则晶胞棱长=2a pm，晶胞的体积为(2a×10-10cm)3=8a3×10-30cm3，则：g=ρgcm-3×8a3×10-30cm3，解得a=pm。