物质结构与性质(选考) 1．(2020·山东省潍坊市高三期末)锂离子二次电池正极材料磷酸亚铁锂是应用广泛的正极材料之一。一种制备磷酸亚铁锂的化学方法为：C+4FePO4+2Li2CO34LiFePO4+3CO2↑．回答下列问题： (1)Fe失去电子变成为阳离子时首先失去_____轨道的电子。 (2)C、O、Li原子的第一电离能由大到小的顺序是_____；PO43-的空间构型为_____。 (3)C与Si同主族，CO2在高温高压下所形成的晶体结构与SiO2相似，该晶体的熔点比SiO2晶体_____(填“高”或“低”)。硅酸盐和SiO2一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元，下图表示一种含n个硅原子的单链式多硅酸根的结构(投影如图1所示)，Si原子的杂化类型为_____，其化学式可表示为_____。 (4)图2表示普鲁士蓝的晶体结构(个晶胞，K+未标出，每隔一个立方体在立方体体心有一个钾离子)。 ①普鲁士蓝晶体中每个Fe3+周围最近且等距离的Fe2+数目为_____个。 ②晶体中该立方体的边长为a nm，设阿伏加德罗常数为NA，其晶体密度为_____g?cm-3。 【答案】(1)4s? (2)O＞C＞Li? 正四面体? (3)高? sp3? (SiO3)n2n-? (4)①6 ②? 【解析】(1)Fe的基态核外电子排布为：[Ar]3d64s2，失电子先从最外层失去，所以先失去4s2电子；(2)同周期主族元素，随着原子序数增大，电负性增强，所以C、O、Li原子的第一电离能由大到小的顺序是：O＞C＞Li，对于PO43-，根据VSEPR理论，VP=BP+LP=4+=4，则其空间构型为正四面体；(3)CO2在高温高压下所形成的晶体结构与SiO2相似，C的半径小于Si，所以C-O之间的作用力比Si-O之间作用力强，熔点更高，[SiO4]中Si的价层电子对数为4，所以Si原子的杂化类型为sp3，根据均摊原理，一个基本单元中含有1个Si，O的数目为2+2×=3个，一个基本单元所带电荷为2-，则其化学式可表示为：(SiO3)n2n--；(4)①根据晶体结构，Fe3+周围的Fe2+离子在顶点上，以其中一个顶点的Fe3+来看，由于晶胞的无隙并置，该Fe3+所在晶胞内有等距最近的Fe2+3个，这3个相当于分别存在三条坐标轴半轴上，则每个Fe3+周围最近且等距离的Fe2+数目为2×3=6个；②取1mol晶胞，则1mol晶胞质量为m=8×(8××56+12××26)+4×39g=1228g，1mol晶胞即有NA个晶胞，1个整晶胞体积为V=(2a)3×10-21cm3，所以晶体密度为=g/cm3=g/cm3。 2．(2020·陕西省莲湖区高三调研)元素周期表中第57号元素镧到71号元素镥这15种元素统称为镧系元素。回答下列问题： (1)钬(Ho)可用来制作磁性材料，其基态原子电子排布式为[Xe]4f116s2，钬(Ho)有___个未成对电子。? (2)钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-x)是一种高温超导材料(其中Y显+3价，Cu显+2、+3价)，该材料所含元素中，电负性最大的元素是_____(填元素符号)，若YBa2Cu3O7-x材料在T ℃下有超导性，当x=0.2时，n(Cu3+)∶n(Cu2+)=_____。? (3)下表是几种镧系元素的电离能(单位：kJ·mol-1) 第一电离能 第二电离能 第三电离能 第四电离能 Ce 527 1047 1949 3547 La 538 1067 1850 4819 Lu 532 1340 2022 4370 Yb 604 1174 2417 4203 据此，判断形成+3价化合物最稳定的元素是____(填元素符号)。? (4)Sm(钐)的单质与l，2-二碘乙烷可发生如下反应：Sm+ICH2CH2I→SmI2+CH2=CH2。ICH2CH2I中碳原子杂化轨道类型为____，1 mol CH2=CH2中含有的σ键数目为_____；常温下l，2-二碘乙烷为液体而乙烷为气体，其主要原因是_____。? (5)从磷钇矿中可提取稀土元素钇(Y)，某磷钇矿的结构如图。 该磷钇矿的化学式为____，与PO43-互为等电子体的阴离子有____(写出两种离子的化学式)。已知晶胞参数a=0.69 nm，c=0.60 nm，阿伏加德罗常数为NA，则晶胞的密度为_____g·cm-3(列出计算式)。 【答案】(1) 3 (2) O (3)1∶4 (4) La (5) sp3 (6) 3.01×1024或5NA (7)二碘乙烷的相对分子质量较大，分子间作用力较强，沸点相对较高 (8) ... ...
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