Question

【題目】(1)①LiAlH4是有機合成中常用的還原劑，LiAlH4中的陰離子空間構型是_________、中心原子的雜化形式為________。LiAlH4中，存在_________(填標號）。

a.離子鍵 b.鍵 c.鍵 d.氫鍵

②Li2O是離子晶體，其晶格能可通過如圖的Born— Haber循環計算得到。

可知，Li原子的第一電離能為_________kJ·mol-1，O=O鍵鍵能為__________ kJ·mol-1，Li2O晶格能為_________ kJ·mol-1

③Li2O具有反螢石結構，晶胞如圖所示。已知晶胞參數為0.465 nm，阿伏加德羅常數的值為NA，則Li2O的密度為___________g·cm-3(列出計算式)。

(2)金屬Zn晶體中的原子堆積方式如圖所示，這種堆積方式稱為_______。六棱柱底邊邊長為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數的值為NA，Zn的密度為______ g·cm-3(列出計算式)。

(3)FeS2晶體的晶胞如圖所示。晶胞邊長為a nm，FeS2相對式量為M，阿伏加德羅常數的值為NA，其晶體密度的計算表達式為____________g·cm-3；晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面體的體心，該正八面體的邊長為____________nm。

Answer 1

【答案】正四面體 sp3 ab 520 498 2908 六方最密堆積 ×1021 a

【解析】

(1)①LiAlH4中陰離子中Al原子價層電子對個數=4+=4，且不含有孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷其空間構型為正四面體形，中心原子雜化方式為sp3雜化；LiAlH4中，陰、陽離子之間存在離子鍵、Al和H原子之間存在極性共價鍵、配位鍵，共價鍵、配位鍵都是σ鍵，所以含有的化學鍵為離子鍵、σ鍵，合理選項是ab；

②鋰原子的第一電離能是指1 mol氣態鋰原子失去1 mol電子變成l mol氣態鋰離子所吸收的能量，即為1040 kJ/mol÷2=520 kJ/mol；O=O鍵鍵能是指1mol氧氣分子斷裂生成氣態氧原子所吸收的能量，即為249 kJ/mol×2=498 kJ/mol；晶格能是指氣態離子結合生成1 mol晶體所釋放的能量或l mol晶體斷裂離子鍵形成氣態離子所吸收的能量，由圖示可知Li2O的晶格能為2908 kJ/mol；

③1個Li2O晶胞含O的個數為，含Li的個數為8，1 cm=107 nm，代入密度公式計算可得Li2O的密度ρ= g/cm3；

(2)由圖示，堆積方式為六方最緊密堆積；為了計算的方便，選取該六棱柱結構進行計算。六棱柱頂點的原子是6個六棱柱共用的，面心是兩個六棱柱共用，所以該六棱柱中的鋅原子為12×+2×+3=6個，所以該結構的質量m= g，該六棱柱的底面為正六邊形，邊長為a cm，底面的面積為6個邊長為a cm的正三角形面積之和，根據正三角形面積的計算公式，該底面的面積為6×a2 cm2，所以體積為6×a2 cm3，則晶體的密度ρ== g/cm3；

(3)晶胞邊長為a nm=a×10-7 cm，晶胞的體積V=( a×10-7cm)3，該晶胞中Fe2+的個數為：1+12×=4，S22-的個數為：8×+6×=4，其晶體密度ρ==×1021 g/cm3；根據晶胞結構，S22-所形成的正八面體的邊長為該晶胞中相鄰面的面心之間的連線之長，即為晶胞邊長的，故該正八面體的邊長為a nm。