Question

【題目】磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）可用作鋰離子電池正極材料，具有熱穩(wěn)定性好、循環(huán)性能優(yōu)良、安全性高等特點(diǎn)，文獻(xiàn)報(bào)道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作為原料制備。回答下列問題：

（1）在周期表中，與Li的化學(xué)性質(zhì)最相似的鄰族元素是________，該元素基態(tài)原子核外M層電子的自旋狀態(tài)_________（填“相同”或“相反”）。

（2）FeCl3中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性，蒸汽狀態(tài)下以雙聚分子存在的FeCl3的結(jié)構(gòu)式為________，其中Fe的配位數(shù)為_____________。

（3）苯胺）的晶體類型是__________。苯胺與甲苯（）的相對分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)（-5.9℃）、沸點(diǎn)（184.4℃）分別高于甲苯的熔點(diǎn)（-95.0℃）、沸點(diǎn)（110.6℃），原因是___________。

（4）NH4H2PO4中，電負(fù)性最高的元素是______；P的_______雜化軌道與O的2p軌道形成_______鍵。

（5）NH4H2PO4和LiFePO4屬于簡單磷酸鹽，而直鏈的多磷酸鹽則是一種復(fù)雜磷酸鹽，如：焦磷酸鈉、三磷酸鈉等。焦磷酸根離子、三磷酸根離子如下圖所示：

這類磷酸根離子的化學(xué)式可用通式表示為____________（用n代表P原子數(shù)）。

Answer 1

【答案】Mg 相反 4 分子晶體 苯胺分子之間存在氫鍵 O sp3 σ (PnO3n+1)(n+2)-

【解析】

這道選修題涉及到了元素周期表和對角線原則、核外電子排布式的寫法、配位物的形成，以及熔沸點(diǎn)的判斷方式和分子晶體的判斷方法。電負(fù)性的判斷和雜化軌道的計(jì)算。

（1）根據(jù)元素周期表和對角線原則可知與鋰化學(xué)性質(zhì)相似的是鎂，鎂的最外層電子數(shù)是2，占據(jù)s軌道，s軌道最多容納2個(gè)電子，所以自旋方向相反。

（2）氯化鐵的雙聚體，就是兩個(gè)氯化鐵相連接在一起，已知氯化鐵的化學(xué)鍵有明顯的共價(jià)性所以仿照共價(jià)鍵的形式將兩個(gè)氯化鐵連接在一起，即結(jié)構(gòu)式為，因此Fe的配位數(shù)為4。

（3）大多數(shù)有機(jī)物都是分子晶體，除了一部分有機(jī)酸鹽和有機(jī)堿鹽是離子晶體。苯胺比甲苯的熔沸點(diǎn)都高，同一種晶體類型熔沸點(diǎn)不同首先要考慮的就是是否有氫鍵，苯胺中存在電負(fù)性較強(qiáng)的N所以可以形成氫鍵，因此比甲苯的熔沸點(diǎn)高。

（4）電負(fù)性與非金屬性的大小規(guī)律相似，從左到右依次增大，O就是最大的。計(jì)算出P的雜化類型是sp3，與氧原子形成的是磷氧雙鍵，其中p軌道是σ，與氫氧形成的是單鍵。

（5）可以根據(jù)磷酸根、焦磷酸根、三磷酸根的化學(xué)式推導(dǎo)：PO42-、P2O74-、P3O105-：

磷原子的變化規(guī)律為：1，2，3，4，n

氧原子的變化規(guī)律為：4，7，10，3n+1

酸根的變化規(guī)律為：3，4，5，n+2

因此這類磷酸根離子的化學(xué)式可用通式表示為[PnO(3n+1)](n+2)－。