Question

(1)①LiAlH₄是有机合成中常用的还原剂，LiAlH₄中的阴离子空间构型是_________、中心原子的杂化形式为________。LiAlH₄中，存在_________(填标号）。

a.离子键        b.键            c.键            d.氢键

②Li₂O是离子晶体，其晶格能可通过如图的Born— Haber循环计算得到。

可知，Li原子的第一电离能为_________kJ·mol^-1，O=O键键能为__________ kJ·mol^-1，Li₂O晶格能为_________ kJ·mol^-1

③Li₂O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.465 nm，阿伏加德罗常数的值为N_A，则Li₂O的密度为___________g·cm^-3(列出计算式)。

(2)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示，这种堆积方式称为_______。六棱柱底边边长为a cm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为N_A，Zn的密度为______ g·cm^-3(列出计算式)。

(3)FeS₂晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm，FeS₂相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为N_A，其晶体密度的计算表达式为____________g·cm^-3；晶胞中Fe²⁺位于S₂^2-所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为____________nm。

Answer

正四面体 sp3 ab 520 498 2908 六方最密堆积 ×1021 a

【解析】

(1)①LiAlH4中阴离子中Al原子价层电子对个数=4+=4，且不含有孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断其空间构型为正四面体形，中心原子杂化方式为sp3杂化；LiAlH4中，阴、阳离子之间存在离子键、Al和H原子之间存在极性共价键、配位键，共价键、配位键都是σ键，所以含有的化学键为离子键、σ键，合理选项是ab；

②锂原子的第一电离能是指1 mol气态锂原子失去1 mol电子变成l mol气态锂离子所吸收的能量，即为1040 kJ/mol÷2=520 kJ/mol；O=O键键能是指1mol氧气分子断裂生成气态氧原子所吸收的能量，即为249 kJ/mol×2=498 kJ/mol；晶格能是指气态离子结合生成1 mol晶体所释放的能量或l mol晶体断裂离子键形成气态离子所吸收的能量，由图示可知Li2O的晶格能为2908 kJ/mol；

③1个Li2O晶胞含O的个数为，含Li的个数为8，1 cm=107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度ρ= g/cm3；

(2)由图示，堆积方式为六方最紧密堆积；为了计算的方便，选取该六棱柱结构进行计算。六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子为12×+2×+3=6个，所以该结构的质量m= g，该六棱柱的底面为正六边形，边长为a cm，底面的面积为6个边长为a cm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式，该底面的面积为6×a2 cm2，所以体积为6×a2 cm3，则晶体的密度ρ== g/cm3；

(3)晶胞边长为a nm=a×10-7 cm，晶胞的体积V=( a×10-7cm)3，该晶胞中Fe2+的个数为：1+12×=4，S22-的个数为：8×+6×=4，其晶体密度ρ==×1021 g/cm3；根据晶胞结构，S22-所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为a nm。