Question

【題目】2019年10 月9 日諾貝爾化學獎授予三位化學家，以表彰其對研究開發鋰離子電池作出的卓越貢獻。PC15、LiFePO4聚乙二醇、LiPF6、LiAsF6等可作制鋰離子電池的材料。回答下列問題：

(l)Fe 的價層電子排布式為______________。Li、Fe、Cl、P 四種元素的第一電離能由大到小的順序為___________________。

(2) PC13中心原子P 雜化類型是___________。將氨水和FeCl3 溶液混合后過濾出沉淀，再將沉淀溶入KOH 飽和溶液中，得到6 – 羥基配合物溶液，該配合物的化學式為_____。

(3)下列物質沸點最高的是_____________。

.A.正戊烷[ CH3 ( CH2)3CH3 ] B. l-丙醇 ( CH3 CH2 CH2OH)

C.乙二醇( HOCH2 CH2OH) . D. 丙醛( CH3CH2 CHO)

(4)熔融的PC15冷卻后變為白色的離子晶體，晶體的晶胞如圖所示，測得其中含有一種正四面體形陽離子和一種正八面體形陰離子，寫出陰、陽離子的化學式 __________；正四面體形陽離子中鍵角大于PC13 的鍵角原因為______________。

(5)電池工作時，Li+ 沿聚乙二醇分子中的碳氧鏈遷移的過程如圖甲所示（圖中陰離子未畫出）。電解質LiPF6或LiAsF6的陰離子結構如圖所示（X=P、As）。

相同條件，Li+ 在LiAsF6 中比在LiPF6 中遷移較快，原因是 ________________。

Answer 1

【答案】3d64s2 P>Cl> Fe > Li sp3 K3[ Fe( OH )6] C PCl4+ 、PC16- PC13分子中P原子有—對孤電子對，PCl4+ 中P 沒有孤電子對，孤電子對對成鍵電子的排斥力大于成鍵電子對間的排斥力 AsF6-的半徑比P F6-大 ，AsF6-與Li+ 的作用力比P F6-的弱（或Li+ 與 AsF6-形成的離子鍵更弱或晶格能更小）

【解析】

（1）Fe為26號元素，根據核外電子排布式進行分析；

金屬性越強，第一電離能一般較小，同周期，同周期自左而右元素的第一電離能呈增大趨勢，但P最外層3p能級容納3的電子，為半滿穩定狀態，能量較低；

（2）根據價層電子對互斥理論來分析解答，價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數；

（3）根據反應物分析6 – 羥基配合物的化學式；

由于醛的極化度很大，所以沸點比烷烴高，醇分子間形成氫建 故沸點比醛高，醇羥基數目越多沸點越高，故所以沸點順序：醇>醛>烷烴；

（4）PCl5是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148℃液化，形成一種能導電的熔體，說明生成自由移動的陰陽離子，一種正四面體形陽離子是PCl4+和一種正六面體形陰離子是PC16-；PCl3分子中P原子有一對孤電子對，PCl4+中P沒有孤電子對，正四面體形陽離子中鍵角小于PCl3的鍵角；

（5）AsF6-的半徑比PF6-的大，AsF6-與Li+的作用力比PF6-弱，則Li+在LiAsF6中遷移較快。

（1）Fe為26號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，故價層電子排布式為3d64 s2；

金屬性越強，第一電離能一般較小，同周期，同周期自左而右元素的第一電離能呈增大趨勢，但P最外層3p能級容納3的電子，為半滿穩定狀態，能量較低，第一電離能也高于同周期相鄰元素，故第一電離能P大于Cl，Li、Fe、Cl、P 四種元素的第一電離能由大到小的順序為P>Cl> Fe > Li；

（2）三氯化磷分子中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+（5-3×1）=4，所以磷原子采用sp3雜化；

將氨水和FeCl3 溶液混合后過濾出沉淀Fe(OH)3，再將沉淀溶入KOH 飽和溶液中，得到6 – 羥基配合物溶液，該配合物的化學式為K3[ Fe( OH )6]；

（3）根據反應物分析6 – 羥基配合物的化學式；

由于醛的極化度很大，所以沸點比烷烴高，醇分子間形成氫建 故沸點比醛高，醇羥基數目越多沸點越高，故所以沸點順序：醇>醛>烷烴；

答案選C；

（4）PCl5是一種白色晶體，在恒容密閉容器中加熱可在148℃液化，形成一種能導電的熔體，說明生成自由移動的陰陽離子，一種正四面體形陽離子是PCl4+和一種正六面體形陰離子是PCl6-；PCl3中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=3+=4，所以原子雜化方式是sp3，PCl5中價層電子對個數=σ鍵個數+孤電子對個數=5+=4，所以原子雜化方式是sp3，PCl3分子中P原子有一對孤電子對，PCl4+中P沒有孤電子對，孤電子對對成鍵電子的排斥力大于成鍵電子對間的排斥力，所以PCl5中正四面體形陽離子中鍵角小于PCl3的鍵角；

（5）AsF6-的半徑比PF6-的大，AsF6-與Li+的作用力比PF6-弱，則Li+在LiAsF6中遷移較快。