Question

【題目】LiFePO4、聚乙二醇、LiPF6、LiAsF6、LiCl等常用作鋰離子聚合物電池的材料和載體。

回答下列問題:

(1)LiFePO4中Fe的價層電子排布式為___________。

(2)LiPF6、LiAsF6和LiCl中所含的四種非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序為___________。

(3)含氧酸的通式可寫為(HO)mROn，根據(jù)化學(xué)學(xué)科的規(guī)律下列幾種酸中酸性與H3PO4相近的有________。

a.HClO b.HClO3 c.H2SO3 d.HNO2

(4)通常在電極材料表面進(jìn)行“碳”包覆處理以增強(qiáng)其導(dǎo)電性。抗壞血酸()常被用作碳包覆的碳源，其易溶于水的原因是____________________，該分子中碳原子的雜化方式為___________。

(5)電池工作時，Li+沿聚乙二醇分子中的碳氧鏈遷移的過程如圖甲所示(圖中陰離子未畫出)。電解質(zhì)LiPF6或LiAsF6的陰離子結(jié)構(gòu)如圖乙所示(X=P、As)

①從化學(xué)鍵角度看，Li+遷移過程發(fā)生___________(填“物理變化”或“化學(xué)變化”)。

②相同條件，Li+在___________(選填“LiPF6”或“LiAsF6”)中遷移較快，原因是___________。

(6)以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。LiCl·3H2O屬正交晶系(長方體形)晶胞參數(shù)為0.72mm、1.0nm、0.56nm。如圖為沿x軸投影的晶胞中所有Cl原子的分布圖和原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。

①該晶胞中Cl原子的數(shù)目為___________。

②LiCl·3H2O的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1，設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則LiCl·3H20晶體的密度為___g·cm-3(列出計算表達(dá)式)。

Answer 1

【答案】3d6 F > Cl > P > As cd 抗壞血酸分子含有多個羥基，與水形成分子間氫鍵 sp2 、sp3 化學(xué)變化 LiAsF6 AsF6－的半徑比PF6－的大，AsF6－與Li+的作用力比PF6－弱 4

【解析】

（1）26Fe的價層電子為最外層加上次外層d能級上的電子，所以價層電子為排布式為3d64s2，那么LiFePO4中Fe顯+2價，失去最外層電子，LiFePO4中Fe的價層電子排布式為3d6；答案為3d6。

（2）同周期自左而右電負(fù)性增大、同主族自上而下電負(fù)性減小，故電負(fù)性：F＞P＞As＞Li；答案為F＞P＞As＞Li。

（3）H3PO4可改寫為(HO)3PO1，非羥基氧原子數(shù)為1，

a．HClO可改寫為(HO)ClO0，非羥基氧原子數(shù)為0；

b．HClO3可改寫為(HO)ClO2，非羥基氧原子數(shù)為2；

c．H2SO3可改寫為(HO)2SO1，非羥基氧原子數(shù)為1；

d．HNO2可改寫為(HO)NO1，非羥基氧原子數(shù)為1；

非羥基氧原子數(shù)相同，酸性相近，故cd與H3PO4的非羥基氧原子數(shù)相同，酸性相近；答案為cd。

（4）抗壞血酸分子中含有多個羥基，可以與水分子形成分子間氫鍵；由抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)可知該分子中存在碳碳雙鍵和碳碳單鍵，則碳原子的雜化方式有兩種sp2、sp3；答案為抗壞血酸分子含有多個羥基，與水形成分子間氫鍵，sp2、sp3。

（5）①從圖甲看出，Li+遷移過程生成了新物質(zhì)，發(fā)生了化學(xué)變化；答案為化學(xué)變化。

②因為PF6-的半徑比AsF6-的小，PF6-與Li+的作用力就比AsF6-的強(qiáng)，遷移速度就慢；答案為LiAsF6；PF6-的半徑比AsF6-的小，PF6-與Li+的作用力就比AsF6-的強(qiáng)，遷移速度就慢。

（6）原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0.5，0.2，0.5）的Cl原子位于晶胞體內(nèi)，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cl原子分別位于晶胞的左側(cè)面、右側(cè)面上，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cl原子分別位于晶胞的上底面、下底面，原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為（0，0.7，1.0）及（1.0，0.7，1.0）（0，0.7，0）及（1.0，0.7，0）的Cl原子位于晶胞平行于y軸的棱上，則晶胞中Cl原子數(shù)目為：1+4×+4×=4，根據(jù)Cs守恒有n（LiCl3H2O）=n（Cl）=mol，晶胞的質(zhì)量m=nM=g，晶胞體積V=abc×10-27cm3=0.72×1.0×0.56×10-27cm3，晶體密度ρ===（gcm-3）；答案為：4，