第1部分 专题12 物质结构与性质(选修3)-2021高考化学二轮复习【名师导航】配套Word教参(全国版)

1．(2020·全国卷Ⅰ，T35)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。 (a)LiFePO4　　　(b)Li1－xFePO4　　　(c)FePO4 电池充电时，LiFePO4脱出部分Li＋，形成Li1－xFePO4，结构示意图如(b)所示，则x＝________，n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________。 [解析]　(1)根据构造原理可知基态Fe2＋和Fe3＋的价电子排布式分别为3d6和3d5，其未成对电子数分别为4和5，即未成对电子数之比为的空间构型为正四面体。(4)由题图可知，小白球表示锂原子，由图(a)知，每个晶胞中的锂原子数为8×1/8＋4×1/4＋4×1/2＝4，故一个晶胞中有4个LiFePO4单元。由图(b)知，Li1－xFePO4结构中，一个晶胞含有13/4个锂原子，此时锂原子、铁原子的个数比为13∶16，进而推出x＝3/16。设Li13Fe16(PO4)16中二价铁离子的个数为a，三价铁离子的个数为b，由2a＋3b＋13＝48，a＋b＝16，得到a∶b＝13∶3，即n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝13∶3。的中心原子P的价层电子对数为4，孤电子对数为0，中心原子P为sp3杂化，故PO。(2)Li和Na均为第ⅠA族元素，由于Na电子层数多，原子半径大，故Na比Li容易失去最外层电子，即I1(Li)>I1(Na)。Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能有增大的趋势，而Be的2s能级处于全充满状态，较难失去电子，故第一电离能Be比B大。(3)PO [答案]　(1)　13∶3 　(2)Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子　Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大　(3)正四面体　4　sp3　(4)4　 2．(2020·全国卷Ⅲ，T35)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题： (1)H、B、N中，原子半径最大的是________。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素________的相似。 (2)NH3BH3分子中，N—B化学键称为________键，其电子对由________提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气： 3NH3BH3＋6H2O===3NH＋9H2＋B3O B3O 的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由________变为________。 (3)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(Hδ＋)，与B原子相连的H呈负电性(Hδ－)，电负性大小顺序是________________。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是________________(写分子式)，其熔点比NH3BH3________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之间，存在________________________，也称“双氢键”。 (4)研究发现，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm，α＝β＝γ＝90°。氨硼烷的2×2×2超晶胞结构如图所示。 氨硼烷晶体的密度ρ＝________________g·cm－3(列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值)。 [解析]　(1)根据同一周期从左到右主族元素的原子半径依次减小，可知H、B、N中原子半径最大的是B。元素周期表中B与Si(硅)处于对角线上，二者化学性质相似。(2)NH3BH3中N有孤