Question

Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：

（1）下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_____、_____（填标号）。

A．    B．

C．     D．

（2）Li⁺与H⁻具有相同的电子构型，r(Li⁺)小于r(H⁻)，原因是______。

（3）LiAlH₄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．σ键  C．π键  D．氢键

（4）Li₂O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)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。

（5）Li₂O具有反萤石结构，晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665 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）。

Answer

D C Li+核电荷数较大 正四面体 sp3 AB 520 498 2908

【解析】

（1）根据处于基态时能量低，处于激发态时能量高判断；

（2）根据原子核对最外层电子的吸引力判断；

（3）根据价层电子对互斥理论分析；根据物质的组成微粒判断化学键；

（4）第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，据此计算；根据氧气转化为氧原子时的能量变化计算键能；晶格能是气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，据此解答；

（5）根据晶胞中含有的离子个数，结合密度的定义计算。

（1）根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1，则D中能量最低；选项C中有2个电子处于2p能级上，能量最高；

（2）由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li＋半径小于H－；

（3）LiAlH4中的阴离子是AlH4－，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化；阴阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选AB；

（4）根据示意图可知Li原子的第一电离能是1040 kJ/mol÷2＝520 kJ/mol；0.5mol氧气转化为氧原子时吸热是249 kJ，所以O＝O键能是249 kJ/mol×2＝498 kJ/mol；根据晶格能的定义结合示意图可知Li2O的晶格能是2908 kJ/mol；

（5）根据晶胞结构可知锂全部在晶胞中，共计是8个，根据化学式可知氧原子个数是4个，则Li2O的密度是。