题目内容
【题目】坦桑石的主要化学成分为Ca2Al3(SiO4)3(OH)，还可含有V、Cr、Mn等元素。
(1)下列状态中的铝微粒，电离最外层的一个电子所需能量最大的是____________。
①
②
③
④
(2)烟酸铬是铬的一种化合物，其合成过程如下：
①Cr原子的价层电子排布图为 _______________。这样排布电子遵循的原则是 ______________。
②烟酸中所含元素的第一电离能I1(N)_____ I1(O)，原因是_________________ 。
③烟酸中碳、氮原子的杂化方式分别为 _________________、__________________。
(3)SiCl4、SiF4都极易水解。二者都属于______(填“极性”或“非极性”)分子，其熔点关系为SiF4 ______SiCl4(填“>”“<”或“=”)。
(4)将Mn掺入GaAs晶体(图甲)可得到稀磁性半导体材料(图乙)，图甲、图乙晶体结构不变。
①图乙中a点和b点的原子坐标参数分别为(0，0，0)和(1，1，0)，则c点的原子坐标参数为_______。
②设图甲晶体的密度为ρg·cm-3，用NA表示阿伏伽德罗常数的数值，则该晶胞中距离最近的两个砷原子之间的距离为 ___________ pm。(用含ρ、NA的关系式表示最简化的计算式即可)
【答案】④ 
洪特规则特例 > 氮、氧原子的价电子排布分别为2s22p3、2s22p4，其中2p3为半充满结构，更稳定，故氮原子的第一电离能大于氧原子。 sp2 sp2 非极性 < (0，1/2，1/2) 
【解析】
电离能关系：基态>激发态，第一电离能<第二电离能<第三电离能；原子为半充满或全充满时，电子较稳定，第一电离能较大；杂化方式采用杂化轨道理论进行解题；距离的计算，先用均摊法确定GaAs晶体的化学式为
，其摩尔质量为
，则一个晶胞质量为
，由
算出晶胞体积
，再计算边长即可。
(1)电离最外层的一个电子所需能量关系为：基态>激发态，第一电离能<第二电离能<第三电离能，①为基态原子，失去最外层一个电子，为第一电离能；②为失去一个电子后的粒子，再失去一个电子为第二电离能；③④都是失去两个电子后的粒子，再失去一个电子为第三电离能，但是③是激发态，④是基态，故有①<②<③<④，所以最大的是④；
(2)①Cr原子为24号元素，价电子为3d54s1,价层电子排布图为
，这种状态为半充满，满足当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，所以原则是洪特规则特例；
②同一周期，第一电离能能增大的趋势，但是氮原子为半充满，较稳定，第一电离能大于后面的氧原子，所以第一电离能I1(N) > I1(O)，原因是氮、氧原子的价电子排布分别为2s22p3、2s22p4，其中2p3为半充满结构，更稳定，故氮原子的第一电离能大于氧原子；
③烟酸中碳原子无孤电子对，价层电子对为3，杂化方式为sp2，氮原子孤电子对数为
，价层电子对为2+1=3，杂化方式为sp2；
(3)SiCl4、SiF4都是正四面体构型，所以二者都属于非极性分子；由于相对分子质量SiF4<SiCl4，分子间作用力SiF4<SiCl4，分子间作用力越大熔沸点越高，所以熔点关系为SiF4<SiCl4；
(4) ①图乙中a点和b点的原子坐标参数分别为(0，0，0)和(1，1，0)，而c点所在的位置为一个正方形的中心，则c点的原子坐标参数为
；
②先用均摊法确定GaAs晶体的化学式，即Ga原子数为
，而As正好处于晶胞体内，As原子个数为4，因此GaAs晶体的化学式为，其摩尔质量为，则一个晶胞质量为
，由算出晶胞体积则边长为
，而甲晶体中最近的两个Ga原子正好位于面心和顶点，距离为
。
口算心算速算应用题系列答案
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【题目】以含锂电解铝废渣（主要成分为LiF、AlF3、NaF，少量CaO等）为原料，生产高纯度LiOH的工艺流程如图：（已知：常温下，LiOH可溶于水，Li2CO3微溶于水）
（1）含锂电解铝废渣与浓硫酸在200~400℃条件下反应2h。“滤渣1”主要成分是___（填化学式）。
（2）“过滤2”需要趁热在恒温装置中进行，否则会导致Li2SO4的收率下降，原因是___。
（已知部分物质的溶解度数据见下表）
温度/℃ | Li2SO4/g | Al2(SO4)3/g | Na2SO4/g |
0 | 36.1 | 31.2 | 4.9 |
10 | 35.4 | 33.5 | 9.1 |
20 | 34.8 | 36.5 | 19.5 |
30 | 34.3 | 40.4 | 40.8 |
40 | 33.9 | 45.7 | 48.8 |
（3）40°C下进行“碱解”，得到粗碳酸锂与氢氧化铝的混合滤渣，生成氢氧化铝的离子方程式为___；若碱解前滤液中c(Li+)=4molL-1，加入等体积的Na2CO3溶液后，Li+的沉降率到99%，则“滤液2”中c(CO32-)=___molL-1。[Ksp(Li2CO3)=1.6×10-3]
（4）“苛化”过程，若氧化钙过量，则可能会造成___。
（5）整个工艺流程中可以循环利用的物质有___。
（6）“电解”原理如图所示。“碳化”后的电解液应从（填“a”或“b”)___口注入。阴极的电极反应式为___。
（7）高纯度LiOH可转化为电池级Li2CO3。将电池级Li2CO3和C、FePO4高温下反应，生成LiFePO4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式为___。
