钙钛矿（通式为）是一类与钛酸钙具有相似晶体结构的新型材料。

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1. 钙钛矿（通式为 $\text{[math]}$ ）是一类与钛酸钙 $\text{[math]}$ 具有相似晶体结构的新型材料。

(1) $\text{[math]}$ 的晶胞形状为立方体，如右图所示。

①基态O原子的价层电子轨道表示式为。

②该晶胞中，每个Ca周围与它最近且相等距离的O有个。

③该晶胞结构的另一种表示中，Ti处于各顶角位置，则O处于位置。

(2) 有机-无机杂化钙钛矿材料具有良好的光致发光、半导体性能，其中

的合成过程如下：

HCl++CdCl₂ $\text{[math]}$

①中存在配位键，接受孤电子对的中心离子或原子是。

②比较和中C-N-C键角的大小并解释原因。

③具有较低的熔点。从结构角度解释原因。

(3) 相较于钙钛矿，类钙钛矿结构材料具有高温稳定性等优点。一种类钙钛矿结构材料含Pr（镨）、Ni和O元素，晶胞形状为长方体，边长分别为a nm、a nm、b nm，如图所示：

①该物质的化学式为。

②阿伏加德罗常数为 $\text{[math]}$ ，该晶体的密度为 $\text{[math]}$ 。（ $\text{[math]}$ ）

【考点】

原子核外电子排布; 晶胞的计算;

【答案】

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综合题普通

1. 在元素周期表前四周期中原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中，A与其余五种元素既不同周期也不同主族，B的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，C的氧化物是导致酸雨的主要物质之一，D原子核外电子有8种不同的运动状态，E的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多，F元素的基态原子最外能层只有一个电子，其它能层均已充满电子。

(1)写出基态E原子的价电子排布式。

(2)B、C、D三元素第一电离能由小到大的顺序为(用元素符号表示)；A与C形成CA₃型分子，分子中C原子的杂化类型为，分子的立体结构为；C的单质与 BD化合物是等电子体，据等电子体的原理，写出BD化合物的电子式； A₂D由液态形成晶体时密度(填增大，不变或减小)，分析主要原因(用文字叙述) 。

(3)已知D、F能形成一种化合物，其晶胞的结构如图所示，则该化合物的化学式为(用元素符号表示)；若相邻D原子和F原子间的距离为a cm，阿伏加德罗常数为N_A ，则该晶体的密度为g/cm³(用含a、N_A的符号表示)。

综合题困难

2. 二氧化碳是常见的温室气体，其回收利用是环保领域研究的热点课题。其中二氧化碳催化加氢可制甲醇。以 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为原料合成 $\text{[math]}$ 涉及的反应如下：

反应i： $\text{[math]}$

反应ii： $\text{[math]}$

反应iii： $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 反应iii的 $\text{[math]}$ (用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示)，该反应在(填标号)正向自发进行。

A．低温下能 B．高温下能 C．任何温度下都能 D．任何温度下都不能

(2) 为了提高反应ii(仅发生反应ii)中 $\text{[math]}$ 的平衡转化率，理论上可采取的措施是___________(填标号)。 A. 恒容时增大 $\text{[math]}$ 的浓度 B. 减小反应容器的容积 C. 提高反应体系的温度 D. 选择合适的催化剂

(3) 在恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。发生反应i和ii，测得平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的选择性随温度的变化如图所示[选择性 $\text{[math]}$ ]。

①表示 $\text{[math]}$ 的选择性的曲线是(填标号)。

② $\text{[math]}$ 时，反应i的平衡常数为(保留2位有效数字)。

③ $\text{[math]}$ 过程中， $\text{[math]}$ 平衡转化率变化的原因是。

(4) $\text{[math]}$ 固溶体是我国科学家发明的高选择性的 $\text{[math]}$ 加氢合成 $\text{[math]}$ 的催化剂，其中 $\text{[math]}$ 的立方晶胞结构如图所示，晶胞的棱长为 $\text{[math]}$ ，设 $\text{[math]}$ 为阿伏加德罗常数的值。 $\text{[math]}$ 在晶胞中的配位数为，该晶体的密度为 $\text{[math]}$ (写出计算式即可)。

综合题普通

3. FePO₄是一种锂离子电池的正极材料，放电时生成LiFePO₄。

(1) 下列电子排布图表示的Li原子的状态中，能量最高的为(填序号)。

a．　　　b．　　　c．

(2) 从价电子排布的角度解释Fe位于元素周期表d区的原因：。

(3) LiFePO₄的制备：FeSO₄ $\text{[math]}$ FeC₂O₄·2H₂O $\text{[math]}$ LiFePO₄。FeC₂O₄·2H₂O的结构如图所示。

①下列说法正确的是。

a.FeC₂O₄·2H₂O中水分子间存在氢键

b.FeC₂O₄·2H₂O中Fe²⁺的配位数是6

c.与乙烷中碳碳键相比， $\text{[math]}$ 中的碳碳键更易断裂，是因为 $\text{[math]}$ 中的碳碳键极性强

②H₂C₂O₄的K_a1大于CH₃COOH的K_a ，从结构角度解释原因：。

(4) 锂离子电池充、放电过程中，正极材料晶胞的组成变化如图所示。

①已知LiFePO₄晶胞边长分别是anm、anm、bnm，LiFePO₄的密度是g/cm³。

②由于 $\text{[math]}$ 的空间构型为，且磷氧键键能较大，锂离子嵌入和脱出时，磷酸铁锂的空间骨架不易发生形变，具有良好的循环稳定性。

③正极材料在LiFePO₄和FePO₄之间转化时，经过中间产物Li_1−xFePO₄。LiFePO₄转化为Li_1−xFePO₄的过程中，每摩晶胞转移电子的物质的量为摩。

综合题困难

实验	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
1	m	n	p	q
2	2m	n	p	2q
3	m	n	0.1p	10q
4	m	2n	p	2.828q