Question

法国一家公司研发出一种比锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池，该电池的负极材料为Na₂Co₂TeO₆(制备原料为Na₂CO₃、Co₃O₄和TeO₂)，电解液为NaClO₄的碳酸丙烯酯溶液。回答下列问题:

(1)C、O、Cl三种元素电负性由大到小的顺序为________________________。

(2)基态Na原子中，核外电子占据的原子轨道总数为______，Te属于元素周期表中______区元素，其基态原子的价电子排布式为______________________。

(3)CO₃^2-的空间构型为___________________，碳酸丙烯酯的结构简式如图所示,

其中碳原子的杂化轨道类型为____________,1mol碳酸丙烯酯中σ键的数目为_________________。

(4)Na和O形成的离子化合物的晶胞结构如图所示,晶胞中O的配位数为____________，该晶胞的密度为ρg/cm³,阿伏加德罗常数的值为N_A，则Na与O之间的最短距离为____________cm(用含有ρ、N_A的代数式表示)。

Answer

O>Cl>C （或OClC） 6 p 5s25p4 平面三角形 sp2、sp3 13NA(或13×6.02×1023) 8

【解析】

(1)元素的非金属性越强其电负性越大，O、Cl、C的非金属性大小顺序是O＞Cl＞C，所以其电负性大小顺序是O＞Cl＞C；

(2)Na元素的原子序数为11，基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s1，每个能级字母前的数字表示电子层数，所以该元素含有3个电子层，各能级包含的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7，该元素含有s、p能级，1+1+3+1=6个轨道；Te原子为52号元素，位于周期表第五周期、第VIA族，价电子排布式为5s25p4，属于p区；
(3)CO32-中碳原子价层电子对个数=3+(4+2-3×2)=3，且不含孤电子对，所以C原子采用sp2杂化，空间构型为平面三角形；碳酸丙烯酯中碳原子为单键和双键，单键形成4个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4，为sp3杂化，双键形成3个σ键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，sp2杂化，所以碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3，σ键的总数目为13，即 13NA(或13×6.02×1023)；
(4)氧离子半径大于钠离子半径，所以白色球为O，晶胞中白色球数目为8×+6×=4，黑色球为Na，共8个，由晶胞对称性可知O的配位数为8；根据晶胞结构可知Na周围距离最近的4个O形成正四面体，顶点O与正四面体体心的Na连线处于晶胞体对角线上，Na与O之间的最短距离为体对角线的，晶胞体积=，晶胞边长=cm，则Na与O之间的最短距离为cm。