Question

【題目】2019年的化學諾貝爾獎頒給了為鋰電池研究作出貢獻的三位科學家。有兩種常見鋰電池：一種是采用鎳鈷錳酸鋰Li(NiCoMn)O2或鎳鈷鋁酸鋰為正極的“三元材料鋰電池”；另一種是采用磷酸鐵鋰為正極的磷酸鐵鋰電池。請回答下列問題：

(1)基態鈷原子的價電子排布式為____，Mn位于元素周期表的____ 區(填“s”或“p”或“d”或“ds”或“f”)。

(2)磷元素可以形成多種含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3，這四種酸中酸性最強的是___。PO43-的空間構型是 ___，中心原子的雜化方式是 ____。

(3)CoO、MnO兩種氧化物的熔點由高到低的順序是 ___，原因是 ___。

(4)PH3是____分子(填“極性”或“非極性”)，其在水中的溶解性比NH3小，原因是 _____

(5)硫化鋰Li2S(摩爾質量Mgmol-1)的納米晶體是開發先進鋰電池的關鍵材料，硫化鋰的晶體為反螢石結構，其晶胞結構如圖。若硫化鋰晶體的密度為ag.cm-3，則距離最近的兩個S2-的距離是___nm。(用含a、M、NA的計算式表示)

Answer 1

【答案】3d74s2 d HPO3 正四面體 sp3 CoO>MnO CoO和MnO都屬于離子晶體，離子半徑：r(Mn2+)>r(Co2+)，CoO的晶格能大于MnO的晶格能 極性 NH3能與水分子形成氫鍵，而PH3不能，所以在水中的溶解性PH3小

【解析】

（1）鈷（Co）的核電荷數為27，基態鈷原子的價電子排布式為為3d74s2，Mn位于元素周期表的第四周期第ⅦB族，屬于d區，故答案為：3d74s2；d。

（2）磷元素可以形成多種含氧酸H3PO4、H3PO2、H3PO3、HPO3，偏磷酸的酸性最強，次，亞，正依次減弱，PO43-的中P原子的價層電子對數為4，且不含孤對電子，所以空間構型是正四面體，中心原子的雜化方式是sp3，故答案為：HPO3；正四面體；sp3。

（3）CoO和MnO都屬于離子晶體，離子半徑：r(Mn2+)>r(Co2+)，CoO的晶格能大于MnO的晶格能，熔點：CoO>MnO，故答案為：

CoO>MnO；CoO和MnO都屬于離子晶體，離子半徑：r(Mn2+)>r(Co2+)，CoO的晶格能大于MnO的晶格能。

（4）PH3分子中磷原子形成了3個σ鍵，1個孤電子對，其價層電子對的總數是4，空間結構為三角錐形，是極性分子，NH3能與水分子形成氫鍵，所以在水中的溶解性NH3大于PH3，故答案為：極性；NH3能與水分子形成氫鍵，而PH3不能，所以在水中的溶解性PH3小。

（5）由晶胞結構可知，X原子個數為：，Y原子個數為：8，所以X為S2-，Y為Li+， 設晶胞的邊長為bcm，，cm，距離最近的兩個S2-的是面對角線的一般，面對角線為，則距離最近的兩個S2-的距離為nm，故答案為：。