题目内容
【题目】电能是一种无污染、可再生的二级能源。储电材料种类繁多。如图是两种储电材料，请阅读试题，观察图片，回答问题。
Ⅰ.新型碳氮材料的储电能力应用前景广阔。其基本构成单元如图所示。
(1)图1中化学键σ键与π键之比为________；图2中碳原子的杂化方式为________。
(2)在基态
原子中，核外存在_____对自旋相反的电子，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为____形。
(3)碳的最高价含氧酸根的空间构型是__________；硝酸的酸性强于亚硝酸的原因是__________。
Ⅱ.传统锂电池的主要成分是
，其晶胞结构如图所示；因结构中存在笼状空隙，可以与
和
发生位置替换，形成储电性能更加优良的化合物
。
(4)基态
原子的价电子排布式为_____________；化合物中O元素在晶胞中的位置，除了位于正六棱柱的顶点外，其他具体位置是__________。
(5)已知化合物中各原子半径依次为：
，晶胞的棱长为m，底边边长为n，该晶体的空间利用率的计算表达式为__________(用含有a、b、c、d、e、m、n的式子表示)。
【答案】2∶1 
2 哑铃(纺锤) 平面三角形 硝酸中N原子化合价高于亚硝酸中N原子化合价，硝酸中非羟基氧的个数比亚硝酸多，非羟基氧的数目越多酸性越强 
O位于上下两个面心、六棱柱的侧面 
【解析】
(1)图1中所示分子是H2NC≡N，故1个分子中含有4个σ键，2个π键，故其比值为2∶1；图2中所示物质其实是三分子图1所示物质发生加聚反应而得，结构简式为
，故其碳原子的杂化方式为；故答案为：2∶1 ；
(2)在基态
原子核外电子排布式为1s22s22p3中，1s和2s均有自旋相反的电子，核外存在2对，核外电子占据的最高能级是2p能级，其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形，故答案为：2 哑铃(纺锤)；
(3)碳的最高价含氧酸根即
，经计算C原子周围无孤对电子，由3个σ键，其空间构型是平面三角形；一是同种元素形成的不同价态的含氧酸，中心原子化合价越高酸性越强，硝酸中N原子化合价+5大于亚硝酸中N原子化合价+3；二是非羟基氧的个数前者为2，后者为1，非羟基氧的数目越多酸性越强；故答案为：平面三角形 硝酸中N原子化合价高于亚硝酸中N原子化合价，硝酸中非羟基氧的个数比亚硝酸多，非羟基氧的数目越多酸性越强；
Ⅱ．(4)基态
是27号元素，其原子的价电子排布式为；从晶胞结构图中可以清楚地看出化合物
中O元素在晶胞中的位置，除了位于正六棱柱的顶点外，其他具体位置上下两底面的面心和六个侧面面上，故答案为： O位于上下两个面心、六棱柱的侧面；
(5)由晶胞图中可以计算出分别含有Li的个数为：
，结合化学式化合物
可知，一个晶胞中含有的Li、Ni、Mn、Co、O的个数分别为：3、1、1、1、6，晶胞中所有原子的体积之和为
，而一个晶胞的体积为
,该晶体的空间利用率的计算表达式为 
；故答案为：。
