Question

【題目】快離子導(dǎo)體是一類具有優(yōu)良離子導(dǎo)電能力的固體電解質(zhì)。圖1（Li3SBF4）和圖2是潛在的快離子導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)示意圖。回答下列問題：

（1）BF3+NH3=NH3·BF3的反應(yīng)過(guò)程中，形成配位鍵時(shí)提供電子的原子是__，其提供的電子所在的軌道是__。

（2）基態(tài)Li+、B+分別失去一個(gè)電子時(shí)，需吸收更多能量的是__，理由是__。

（3）圖1所示的晶體中，鋰原子處于立方體的位置__。若其晶胞參數(shù)為apm，則晶胞密度為___g·cm-3(列出計(jì)算式即可)。

（4）氯化鈉晶體中，Cl-按照A1密堆方式形成空隙，Na+填充在上述空隙中，則每一個(gè)空隙由__個(gè)Cl-構(gòu)成，空隙的空間形狀為___。

（5）當(dāng)圖2中方格內(nèi)填入Na+時(shí)，恰好構(gòu)成氯化鈉晶胞的，且氯化鈉晶胞參數(shù)a=564pm。溫度升高時(shí)，NaCl晶體出現(xiàn)缺陷（如圖2所示，某一個(gè)頂點(diǎn)沒有Na+，出現(xiàn)空位），晶體的導(dǎo)電性大大增強(qiáng)。該晶體導(dǎo)電時(shí)，在電場(chǎng)作用下遷移到空位上，形成電流。遷移的途徑有兩條（如圖2中箭頭所示）：

途徑1：在平面內(nèi)擠過(guò)2、3號(hào)氯離子之間的狹縫（距離為x，如圖3）遷移到空位。

途徑2：擠過(guò)由1、2、3號(hào)氯離子形成的三角形通道（如圖3，小圓的半徑為y）遷移到空位。已知：r(Cl-)=185pm，=1.4，=1.7。

①x=__，y=__；（保留一位小數(shù)）

②遷移可能性更大的途徑是__。

Answer 1

【答案】N sp3雜化軌道 Li+ Li+的最外層電子排布為1s2，B+最外層電子排布為2s2，1s軌道上的電子的能量低于2s軌道上電子 棱上 6 正八面體 24.8pm 38.7pm 途徑2

【解析】

（1）NH3·BF3中配位鍵為H3N→BF3，N原子提供孤電子對(duì)，B原子提供空軌道，NH3中N原子的雜化方式為sp3雜化，所以提供電子的原子為N， 提供的電子所在的軌道是sp3雜化軌道；

（2）基態(tài)Li+、B+的核外電子排布式分別為1s2、1s22s2，均為全充滿狀態(tài)，但1s軌道上的電子的能量低于2s軌道上的電子，所以失去一個(gè)電子時(shí)，需吸收更多能量的是Li+；

（3）Li3SBF4中Li的數(shù)目為3，由圖1可知，頂點(diǎn)粒子的均攤為，棱上的均攤為，體內(nèi)有1個(gè)在中心，四個(gè)不在中心，所以Li的位置在棱上；根據(jù)均攤法計(jì)算，每個(gè)晶胞只含有1個(gè)Li3SBF4，Li3SBF4的相對(duì)分子質(zhì)量為140，晶胞密度為：g/cm3；

（4）A1密堆方式是面心立方最密堆積， NaCl晶體中每個(gè)Na+周圍有6個(gè)Cl-，所以每一個(gè)空隙由6個(gè)Cl-構(gòu)成；6個(gè)Cl-在空間構(gòu)成正八面體；

（5）由于圖2為NaCl晶體的八分之一晶體，所以圖2的小正方體棱長(zhǎng)=，則兩個(gè)Cl之間的距離=。

①由圖可知x=兩個(gè)氯原子之間的距離-2r（Cl-）=-2×185pm≈24.8pm；由圖可知正三角形的高cos30°×兩個(gè)氯原子之間的距離=，由正三角形的性質(zhì)可知，氯離子到小球中心的距離=×正三角形的高=×，由圖可知，y=氯離子到小球中心的距離- r(Cl-)=×-185pm≈38.7pm；

②由于擠過(guò)由1、2、3號(hào)氯離子形成的三角形通道y的值大于擠過(guò)2、3號(hào)氯離子之間的狹縫x值，所以Na+如果能擠過(guò)，那么擠過(guò)由1、2、3號(hào)氯離子形成的三角形通道相對(duì)容易些，即遷移可能性更大的途徑是途徑2。