Question

2019年诺贝尔化学奖由来自美、英、日的三人分获，以表彰他们在锂离子电池研究方面做出的贡献，他们最早发明用LiCoO₂作离子电池的正极，用聚乙炔作负极。回答下列问题：

(1)基态Co原子价电子排布图为______________(轨道表达式)。第四电离能I₄(Co)比I₄(Fe)小，是因为_____________________。

(2)LiCl的熔点(605℃)比LiF的熔点(848℃)低，其原因是_________________________.

(3)乙炔(C₂H₂)分子中δ键与π键的数目之比为_______________。

(4)锂离子电池的导电盐有LiBF₄等，碳酸亚乙酯()是一种锂离子电池电解液的添加剂。

①LiBF₄中阴离子的空间构型是___________；与该阴离子互为等电子体的分子有_____________。(列一种)

②碳酸亚乙酯分子中碳原子的杂化方式有_______________________。

(5)Li₂S是目前正在开发的锂离子电池的新型固体电解质，其晶胞结构如图所示，已知晶胞参数a=588pm。

①S^2－的配位数为______________。

②设N_A为阿伏加德罗常数的值，Li₂S的晶胞密度为____________(列出计算式)。

Answer

Co失去的是3d6上的一个电子，而失去的是半充满状态3d5上的一个电子，故需要的能量较高 LiCl和LiF均为离子晶体，Cl－半径比F－大，LiCl的晶格能比LiF的小 3：2 正四面体 CF4 sp2、sp3 8

【解析】

(1)基态Co原子价电子排布式为3d74s2，再得价电子排布图；Co3+为3d6，Fe3+为3d5，Fe3+半满，稳定，难失去电子，因此得到结论。

(2)LiCl与LiF都为离子晶体，主要比较离子晶体中离子半径，键能和晶格能。

(3)乙炔(C2H2)分子中碳碳三键，因此可得分子δ键与π键的数目之比。

(4)①先计算LiBF4中阴离子的电子对，再得空间构型，根据左右价电子联系得出与该阴离子互为等电子体的分子。

②分别分析碳酸亚乙酯分子中每个碳原子的δ键和孤对电子得到结论。

(5)①以最右面中心S2－分析，分析左右连接的锂离子个数。

②先计算晶胞中有几个硫化锂，再根据密度公式进行计算。

(1)基态Co原子价电子排布式为3d74s2，其价电子排布图为；第四电离能I4(Co)比I4(Fe)小，其Co3+为3d6，Fe3+为3d5，Fe3+半满，稳定，难失去电子，因此原因为Co失去的是3d6上的一个电子，而失去的是半充满状态3d5上的一个电子，故需要的能量较高，故答案为：；Co失去的是3d6上的一个电子，而失去的是半充满状态3d5上的一个电子，故需要的能量较高。

(2)LiCl的熔点(605℃)比LiF的熔点(848℃)低，它们都为离子晶体，离子晶体熔点主要比较半径，键能和晶格能，因此其原因是LiCl和LiF均为离子晶体，Cl－半径比F－大，LiCl的晶格能比LiF的小，故答案为：LiCl和LiF均为离子晶体，Cl－半径比F－大，LiCl的晶格能比LiF的小。

(3)乙炔(C2H2)分子中碳碳三键，因此分子δ键与π键的数目之比为3:2，故答案为：3:2。

(4)①LiBF4中阴离子的电子对为，因此空间构型是正四面体型；B－的价电子等于C的价电子，因此与该阴离子互为等电子体的分子有CF4，故答案为：正四面体；CF4。

②碳酸亚乙酯分子中碳氧双键的碳原子，δ键有3个，没有孤对电子，因此杂化方式为sp2，另外两个碳原子，δ键有4个，没有孤对电子，因此杂化方式为sp3，所以碳原子的杂化方式有sp2、sp3，故答案为：sp2、sp3。

(5)①以最右面中心S2－分析，连接左边有4个锂离子，右边的晶胞中也应该有4个锂离子，因此配位数为8，故答案为：8。

②设NA为阿伏加德罗常数的值，根据晶胞计算锂离子有8个，硫离子8个顶点算1个，6个面心算3个即总共4个，Li2S的晶胞密度，故答案为：。