【题目】Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：
(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为_________。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)> I1(Na)，原因是_________。I1(Be)> I1(B)> I1(Li)，原因是________。
(3)磷酸根离子的空间构型为_______，其中P的价层电子对数为_______、杂化轨道类型为_______。
(4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有____个。
电池充电时，LiFeO4脱出部分Li+，形成Li1xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x=_______，n(Fe2+ )∶n(Fe3+)=_______。
【答案】4:5 Na与Li同主族，Na的电子层数更多，原子半径更大，故第一电离能更小 Li，Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的 正四面体形 4 sp3 4 
或0.1875 13:3
【解析】
题(1)考查了对基态原子电子排布规律的认识；题(2)考查了第一电离能的周期性变化规律；题(3)考查了分子或离子空间构型判断的两大理论；题(4)重点考查通过陌生晶胞的晶胞结构示意图判断晶胞组成。
(1)基态铁原子的价电子排布式为
，失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+，这两种基态离子的价电子排布式分别为
和
，根据Hund规则可知，基态Fe2+有4个未成对电子，基态Fe3+有5个未成对电子，所以未成对电子个数比为4:5；
(2)同主族元素，从上至下，原子半径增大，第一电离能逐渐减小，所以
；同周期元素，从左至右，第一电离能呈现增大的趋势，但由于ⅡA元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态，能量更低更稳定，所以其第一电离能大于同一周期的ⅢA元素，因此
；
(3)经过计算，
中不含孤电子对，成键电子对数目为4，价层电子对数为4，因此其构型为正四面体形，P原子是采用sp3杂化方式形成的4个sp3杂化轨道；
(4)由题干可知，LiFePO4的晶胞中，Fe存在于由O构成的正八面体内部，P存在由O构成的正四面体内部；再分析题干中给出的(a),(b)和(c)三个不同物质的晶胞结构示意图，对比(a)和(c)的差异可知，(a)图所示的LiFePO4的晶胞中，小球表示的即为Li+，其位于晶胞的8个顶点，4个侧面面心以及上下底面各自的相对的两条棱心处，经计算一个晶胞中Li+的个数为
个；进一步分析(a)图所示的LiFePO4的晶胞中，八面体结构和四面体结构的数目均为4，即晶胞中含Fe和P的数目均为4；考虑到化学式为LiFePO4，并且一个晶胞中含有的Li+，Fe和P的数目均为4，所以一个晶胞中含有4个LiFePO4单元。对比(a)和(b)两个晶胞结构示意图可知，Li1-xFePO4相比于LiFePO4缺失一个面心的Li+以及一个棱心的Li+；结合上一个空的分析可知，LiFePO4晶胞的化学式为Li4Fe4P4O16，那么Li1-xFePO4晶胞的化学式为Li3.25Fe4P4O16，所以有
即x=0.1875。结合上一个空计算的结果可知，Li1-xFePO4即Li0.8125FePO4；假设Fe2+和Fe3+数目分别为x和y，则列方程组：
，
，解得x=0.8125，y=0.1875，则Li1-xFePO4中
。
天天向上一本好卷系列答案
小学生10分钟应用题系列答案科目：高中化学 来源： 题型：
【题目】下列说法正确的是( )
A.
的一溴代物和 
的一溴代物都有4种(不考虑立体异构)
B.CH3CH=CHCH3 分子中的四个碳原子在同一直线上
C.按系统命名法，化合物 
的名称是：2，3，4－三甲基－2－乙基戊烷
D.C6H14的同分异构体有4种
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【题目】为验证氧化性：Cl2＞Fe3＋＞SO2，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和A中的加热装置已略，气密性已经检验完毕)实验过程如图：
Ⅰ.打开弹簧夹K1～K4，通入一段时间N2，再将T形导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4。
Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K2。
Ⅳ.打开活塞b，使约2 mL的溶液流入D试管中，检验其中的阳离子。
Ⅴ.打开弹簧夹K3、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K3。
Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。
(1)过程Ⅰ的目的是________________________。
(2)棉花中浸润的溶液为__________________。作用是_______________________。
(3)A中发生反应的化学方程式：______________________________________。
(4)导致步骤Ⅲ中溶液变黄的离子反应是______________________________。用______________(写试剂化学式)检验氧化产物，现象是___________________________。
(5)能说明氧化性Fe3＋＞SO2的离子方程式是__________________________。
(6)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2＞Fe3＋＞SO2的是________________(填“甲”“乙”或“丙”)。
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【题目】下图形象地表示了氯化钠的形成过程，下列相关叙述中，不正确的是( )
A. 钠原子易失去一个电子，氯原子易得到一个电子
B. 钠离子与钠原子有相似的化学性质
C. 钠原子与氯原子作用生成NaCl后，其结构的稳定性增强
D. 氯化钠是离子化合物
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【题目】用电子式表示下列离子化合物的形成过程：
：__________________；
NaF：____________________；
MgS：___________________；
：____________________。
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【题目】据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是
A.OH-参与了该催化循环B.该反应可产生清洁燃料H2
C.该反应可消耗温室气体CO2D.该催化循环中Fe的成键数目发生变化
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【题目】（1）已知铁的相对原子质量是56 ，则1个铁原子的质量是_______g。（用NA表示）
（2）在标准状况下，1.7g氨气所占的体积为_______L，它与标准状况下_____L硫化氢含有相同数目的氢原子。
（3）已知CO、CO2的混合气体质量共16.0g，标准状况下体积为8.96L，则可推知该取混合气体中含CO____g，所含CO2在标袱状况下的体积为__________L。
（4）同温同压下同体积的H2和A气体的质量分别是0.2g和l.6g，则气体A的摩小质量为________，含有A的分子个数为________。（用NA表示）
（5）标准状况下的aLHCl(g)溶于1000g水中，得到的盐酸密度为bg·cm-3，则该盐酸的物质的量浓度是_____mol·L-1
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【题目】短周期主族元素 X、Y、Z、Q、R 的原子序数依次增大，X 的简单阴离子与锂离子具有相同的电子层结构，Y原子最外层电子数等于内层电子数的2倍，Q 的单质与稀硫酸剧烈反应生成 X 的单质。向100mLX2R的水溶液中缓缓通入RZ2 气体，溶液pH与RZ2 体积关系如下图。下列说法正确的是（ ）
A. X2R 溶液的浓度为0.03mol·L－1
B. 最简单气态氢化物的稳定性：Y＞Z＞R
C. 工业上通常采用电解法冶炼Q的单质
D. RZ2 通入 BaCl2、Ba(NO3)2 溶液中，均无明显现象
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【题目】电炉加热时用纯O2氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。如图1装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。
(1)燃烧管中CuO的作用是_____。
(2)若实验中所取样品只含C、H、O三种元素中的两种或三种，准确称取1.48g样品，经充分反应后，A管质量增加3.52g，B管质量增加1.8g，则该样品的实验式为_____。
(3)用质谱仪测定其相对分子质量，得如图2所示的质谱图，则该有机物的相对分子质量为_____。
(4)若只根据A的实验式能否确定其分子式____（填“能”或“不能”）。
(5)该物质的红外光谱图如图3所示，则其结构简式为____。
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