(4)由图1可知,每个晶胞中含Sm原子:
4
=2,含Fe原子:
4
+1=2,含As原子:
4
=2,含O原子:
(8
+2
)(1-x)=2(1-x),含F原子:
(8
+2
)x=2x,所以该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx;
根据该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx,一个晶胞的质量为
,一个晶胞的体积为a2c
10-30cm3,则密度
=
g/cm3。
根据原子1的坐标(
,
,
),可知原子2和3的坐标分别为(
,
,0),(0,0,
),
3.(2019全国3卷)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。
回答下列问题:
(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。
(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为,其中Fe的配位数为。
(3)苯胺(
)的晶体类型是。
苯胺与甲苯(
)的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(﹣5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(﹣95.0℃)、沸点(110.6℃),原因是。
(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2p轨道形成键。
(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:
焦磷酸钠、三磷酸钠等。
焦磷酸根离子、三磷酸根离子如图所示:
这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(用n代表P原子数)。
【答案】
(1)Mg;相反;
(2)
;4;
(3)分子晶体;苯胺分子之间存在氢键;
(4)O;sp3;σ;
(5)(PnO3n+1)(n+2)﹣
【解析】
(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg,该元素基态原子核外M层电子2个电子的自旋状态相反。
(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为
,Fe原子周围有4个eCl,则其中Fe的配位数为4。
(3)苯胺
)的晶体类型是分子晶体,构成微粒为分子,苯胺与甲苯(
)的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(﹣5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(﹣95.0℃)、沸点(110.6℃),原因是苯胺分子之间存在氢键。
(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是O;磷酸根离子中P形成4个σ键,则P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。
(5)由图可知,2个P原子时存在7个O,3个P原子时存在11个O,存在n个P时存在(3n+1)个O,则这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PnO3n+1)(n+2)﹣。
4.(2018年全国1卷)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。
回答下列问题:
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为_____、_____(填标号)。
A.
B.
C.
D.
(2)Li+与H−具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H−),原因是______。
(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是______、中心原子的杂化形式为______。
LiAlH4中,存在_____(填标号)。
A.离子键B.σ键C.π键D.氢键
(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born−Haber循环计算得到。
可知,Li原子的第一电离能为________kJ·mol−1,O=O键键能为______kJ·mol−1,Li2O晶格能为______kJ·mol−1。
(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。
已知晶胞参数为0.4665nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为______g·cm−3(列出计算式)。
【答案】
(1)DC
(2)Li+核电荷数较大
(3)正四面体sp3AB
(4)5204982908
(5)
【解析】
(1)根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1,则D中能量最低;选项C中有2个电子处于2p能级上,能量最高;
(2)由于锂的核电荷数较大,原子核对最外层电子的吸引力较大,因此Li+半径小于H-;
(3)LiAlH4中的阴离子是AlH4-,中心原子铝原子含有的价层电子对数是4,且不存在孤对电子,所以空间构型是正四面体,中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化;阴阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键,不存在双键和氢键,答案选AB;
(4)根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040kJ/mol÷2=520kJ/mol;0.5mol氧气转化为氧原子时吸热是249kJ,所以O=O键能是249kJ/mol×2=498kJ/mol;根据晶格能的定义结合示意图可知Li2O的晶格能是2908kJ/mol;
(5)根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中,共计是8个,根据化学式可知氧原子个数是4个,则Li2O的密度是
。
5.(2018年全国2卷)锌在工业中有重要作用,也是人体必需的微量元素。
回答下列问题:
(1)Zn原子核外电子排布式为________。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。
第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。
原因是______________________。
(3)ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是________;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是__________________________________________________。
(4)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。
ZnCO3中,阴离子空间构型为________,C原子的杂化形式为___________________。
(5)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,这种堆积方式称为____________________。
六棱柱底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为________g·cm-3(列出计算式)。
【答案】
(1)[Ar]3d104s2(或1s22s22p63s23p63d104s2)
(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子
(3)离子键ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,极性较小
(4)平面三角形sp2
(5)六方最密堆积(A3型)
【解析】
(1)Zn是第30号元素,所以核外电子排布式为[Ar]3d104s2。
(2)Zn的第一电离能应该高于Cu的第一电离能,原因是,Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构,所以失电子比较困难。
同时也可以考虑到Zn最外层上是一对电子,而Cu的最外层是一个电子,Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对,额外吸收能量。
(3)根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物,所以一定存在离子键。
作为离子化合物,氟化锌在有机溶剂中应该不溶,而氯化锌、溴化锌和碘化锌都是共价化合物,分子的极性较小,能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。
(4)碳酸锌中的阴离子为CO32-,根据价层电子对互斥理论,其中心原子C的价电子对为3+(4-3×2+2)/2=3对,所以空间构型为正三角形,中心C为sp2杂化。
(5)由图示,堆积方式为六方最紧密堆积。
为了计算的方便,选取该六棱柱结构进行计算。
六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的,面心是两个六棱柱共用,所以该六棱柱中的锌原子为12×
+2×
+3=6个,所以该结构的质量为6×65/NAg。
该六棱柱的底面为正六边形,边长为acm,底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和,根据正三角形面积的计算公式,该底面的面积为6×
cm2,高为ccm,所以体积为6×
cm3。
所以密度为:
g·cm-3。
6.(2018年全国3卷)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
−85.5
115.2
>600(分解)
−75.5
16.8
10.3
沸点/℃
−60.3
444.6
−10.0
45.0
337.0
回答下列问题:
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为__________,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________形。
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_________。
(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为__________。
(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为_____形,其中共价键的类型有______种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示。
晶胞边长为anm、FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为__________