鋰離子二次電池正極材料**亞鐵鋰是應用廣泛的正極材料之一。一種製備**亞鐵鋰的化學方法為:C+4FePO4+2...
問題詳情:
鋰離子二次電池正極材料**亞鐵鋰是應用廣泛的正極材料之一。一種製備**亞鐵鋰的化學方法為:C+4FePO4+2Li2CO34LiFePO4+3CO2↑.回答下列問題:
(1)Fe失去電子變成為陽離子時首先失去______軌道的電子。
(2)C、O、Li原子的第一電離能由大到小的順序是______;PO43-的空間構型為______。
(3)C與Si同主族,CO2在高温高壓下所形成的晶體結構與SiO2相似,該晶體的熔點比SiO2晶體______(填“高”或“低”)。硅*鹽和SiO2一樣,都是以硅氧四面體作為基本結構單元,下圖表示一種含n個硅原子的單鏈式多硅*根的結構(投影如圖1所示),Si原子的雜化類型為______,其化學式可表示為______。
(4)圖2表示普魯士藍的晶體結構(個晶胞,K+未標出,每隔一個立方體在立方體體心有一個鉀離子)。
①普魯士藍晶體中每個Fe3+周圍最近且等距離的Fe2+數目為______個。
②晶體中該立方體的邊長為a nm,設阿伏加德羅常數為NA,其晶體密度為______g•cm-3。
【回答】
4s O>C>Li 正四面體 高 sp3 (SiO3)n2n- 6
【分析】
(1)失電子先從最外層失去;
(2)同週期主族元素,隨着原子序數增大,電負*增強,根據VSEPR理論判斷PO43-的空間構型;
(3)CO2在高温高壓下所形成的晶體結構與SiO2相似,C的半徑小於Si,中Si的價層電子對數為4,根據均攤原理計算化學式;
(4)①根據晶體結構,Fe3+周圍的Fe2+離子在頂點上;
②根據 晶胞計算1個整晶胞的質量,再由密度公式計算晶體密度。
【詳解】
(1)Fe的基態核外電子排布為:,失電子先從最外層失去,所以先失去4s2電子;
故*為:4s;
(2)同週期主族元素,隨着原子序數增大,電負*增強,所以C、O、Li原子的第一電離能由大到小的順序是:O>C>Li;對於PO43-,根據VSEPR理論,VP=BP+LP=4+=4,則其空間構型為正四面體;
故*為:O>C>Li;正四面體;
(3)CO2在高温高壓下所形成的晶體結構與SiO2相似,C的半徑小於Si,所以C-O之間的作用力比Si-O之間作用力強,熔點更高,中Si的價層電子對數為4,所以Si原子的雜化類型為sp3;根據均攤原理,一個基本單元中含有1個Si,O的數目為2+2× =3個,一個基本單元所帶電荷為2-,則其化學式可表示為:(SiO3)n2n-;
故*為:高;sp3;(SiO3)n2n-;
(4)①根據晶體結構,Fe3+周圍的Fe2+離子在頂點上,以其中一個頂點的Fe3+來看,由於晶胞的無隙並置,該Fe3+所在晶胞內有等距最近的Fe2+3個,這3個相當於分別存在三條座標軸半軸上,則每個Fe3+周圍最近且等距離的Fe2+數目為2×3=6個;
故*為:6;
②取1mol晶胞,則1mol晶胞質量為m=8×(8××56+12××26)+4×39g=1228g,1mol晶胞即有NA個晶胞,1個整晶胞體積為V=(2a)3×10-21cm3,所以晶體密度為=g/cm3=g/cm3;
故*為:。
【點睛】
本題考查了物質結構和*質,涉及晶胞的計算、等電子體、原子的雜化方式等知識點,會根據價層電子對互斥理論確定原子的雜化方式,會利用均攤法確定化學式。
知識點:物質結構與*質綜合考查
題型:綜合題