Question

[化学——选修3：物质结构与性质]

磷酸铁锂电池对环境无污染，为绿色环保型电池，是铅酸电池的替代品，该电池的总反应为：

Li_1-x FePO₄+Li_xC₆= LiFePO₄+C₆

(1)基态Fe²⁺的核外电子排布式为___________，与Fe同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有___________(填元素符号)，磷酸铁锂电池总反应中涉及到的C、O元素，第一电离能较大的是____________________。

(2)PO₄^3-的空间构型是____________________。

(3)与PCl₅互为等电子体的一种分子的化学式为_________。

(4)二乙烯三胺五乙酸铁-钠络合物结构如图所示，其中C原子的杂化方式为_______________。

(5)亚铁氰化钾经氯气或电解氧化，可得铁氰化钾K₃Fe(CN)₆]，为红棕色晶体，也称赤血盐，1mol该物质含有的π键的数目为_____________。

(6)已知：LiF晶体与 NaCl晶体结构相同，F半径为0.133nm，Li⁺的半径为0.076nm，阴阳离子相接触，则一个晶胞中离子的空间占有率为_______ (列式并计算)，分析说明该计算结果小于74.05%的原因_______。

Answer

[Ar]3d6 K、Cr O 正四面体 AsF5或AsCl5 sp3；sp2 12NA 有LiF晶体中，正负离子直接相邻，a=2(r++r-)=0.418(nm)

体积分数=4×(4π/3)×[(0.133)3+(0.076)3/0.4183=64.0% 阴离子之间不直接接触，不再是紧密堆积。阴高了的空间占有率降至54%，阳离了的空间占有率仅为10%，所以总的空间占有率小于74.05%

【解析】（1）铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变成亚铁离子，基态Fe2+的核外电子排布式为：[Ar]3d6；与Fe同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr；同周期第一电离能自左而右具有增大趋势，所以第一电离能较大的是O；（2）根据VSEPR理论，对于PO43-，成键原子数为BP=4，孤电子对数为VP==0，则其价电子对数为VP=BP+LP=4+0=4，根据杂化轨道理论，为sp3杂化，空间构型为正四面体；(3) 等电子体是指具有相同价电子数目和原子数目的分子或离子，与PCl5互为等电子体的分子的化学式为AsF5或AsCl5；（4）在氨基乙酸铜的分子中-CH2-碳原子为sp3杂化，羰基碳原子为sp2杂化；(5)在CN－中碳原子与氮原子是以共价三键结合的，含有的2个π键。所以1 mol铁氰化钾K3Fe(CN)6]中含有的π键的数2NA；(6) 有LiF晶体中，正负离子直接相邻，a=2(r++r-)=0.418(nm)，体积分数=4×(4π/3)×[(0.133)3+(0.076)3/0.4183=64.0% ；阴离子之间不直接接触，不再是紧密堆积。阴高了的空间占有率降至54%，阳离了的空间占有率仅为10%，所以总的空间占有率小于74.05%。