Question

【題目】[化學-選修3：物質結構與性質]固體電解質有廣泛的用途。研究發現，晶體中有特殊結構為離子(如Li+)提供快速遷移的通道或者有“點缺陷”。都能使其具有導電潛力，比如：圖(a)所示的鋰超離子導體Li3SBF4和圖(b)所示的有“點缺陷”的NaCl。

根據所學知識回答下列問題：

(1)在變化“Cl+e-→Cl-”過程中，所得電子填充在基態 Cl的________能級，此過程會________ (填“吸收”或“釋放”)能量。

(2)BF4-中B的雜化形式為________________，其等電子體為___________(任寫一種)。與其VSEPR模型相同，且有l對孤電子對的相對分子質量最小的分子是___________。

(3)圖(a)所示晶胞中Li+位于_____位置；若將晶體中BF4-換成F-，導電能力會明顯降低，原因是______________________________。

(4)圖(6)中，若缺陷處填充了Na+，則它__________(填“是”或“不是”) NaCl的晶胞，在NaCl晶體中，Na+填充在Cl-堆積而成的__________面體空隙中。

(5)有人認為：高溫下有“點缺陷”的NaCl晶伙導電性增照是由于Na+遷移到另一空位而造成。其中Na+經過一個由3個Cl-組成的最小三角形窗孔(如圖c所示)。已知晶胞參數a=564 pm，r(Na+)=116pm， r(Cl-)=167 pm，通過計算三角形窗孔半徑，判斷該認識是否正確。__________。(已知：≈1.414，≈1.732)

Answer 1

【答案】 3p 釋放 sp3 CCl4 NH3 棱心 陰離子體積變小，為Li+提供的快速遷移通道變窄，致其難以遷移 不是 八 錯誤

【解析】分析：本題是物質結構題，考查晶胞的計算，雜化類型，等電子體等，難度一般。

詳解：(1)氯元素核電荷數為17，Cl的價電子排布式為3s23p5, Cl+e-→Cl-,得到穩定的Cl-,釋放能量，因此所得電子填充在基態的3p能級，此過程會釋放能量。本題正確答案為：3p；釋放；

(2)BF4-中B成鍵電子對數為4，雜化形式為sp3；等電子體具有相同的價電子數和原子數，BF4-價電子數為32，原子數為5，其等電子體可以為CCl4。BF4-的VSEPR模型為四面體，具有四面體空間構型，且有l對孤電子對的分子成鍵電子對數為4-1=3，相對分子質量最小的分子是NH3。因此，本題正確答案為：sp3 ； CCl4 ； NH3；

(3)一個Li3SBF4晶胞中含有3個Li+，所以Li+位于棱心位置（12×=3）；若將晶體中BF4-換成F-，導電能力會明顯降低，原因是陰離子體積變小，為Li+提供的快速遷移通道變窄，致其難以遷移。因此，本題正確答案為：棱心 ；陰離子體積變小，為Li+提供的快速遷移通道變窄，致其難以遷移；

(4)在氯化鈉晶體中Na+最近的Cl-是的上下左右前后六個頂點依次相連便是八面體，圖(6)中，若缺陷處填充了Na+，它并不是NaCl的完整晶胞；在NaCl晶體中，Na+填充在Cl-堆積而成的八面體空隙中。因此，本題正確答案為：不是；八；

(5) 設三角形窗孔半徑為X,由圖：Na+經由3個Cl-組成的三角形窗口到另一個Na+空穴，該三角形窗口是等邊三角形。D(Cl-－Cl-)＝[(a/2)2＋(a/2)2]1/2＝282=399pm；(rCl-＋X)cos30°＝D(Cl-－Cl-)/2，(rCl-＋X) =399， 解得，X＝63pm，由于X< r(Na+),所以Na+不能通過三角形窗孔，該認識是錯誤的。因此，本題正確答案為：錯誤；