Question

【題目】（物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)）

硅電池、鋰離子電池都是現(xiàn)代高性能電池的代表，高性能的電極材料與物質(zhì)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

(l) LiFePO4因具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而成為新一代正極材料，這與PO43-的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，PO43-的立體構(gòu)型為____。P、O、S的電負(fù)性從大到小的順序?yàn)?/span>______________

(2)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�？箟难�酸常被用作碳包覆的碳源，其易溶于水的原因是 ___，抗壞血酸中碳原子的雜化方式為 ___，1mol抗壞血酸中手性碳原子的數(shù)目為______。(取材于選修3課本51頁(yè))。

(3) Li+過(guò)度脫出易導(dǎo)致鋰電池結(jié)構(gòu)坍塌產(chǎn)生O2而爆炸，實(shí)驗(yàn)證實(shí)O2因具有單電子而成為順磁性分子，下列結(jié)構(gòu)式(黑點(diǎn)代表電子)中最有可能代表O2分子結(jié)構(gòu)的是____(填標(biāo)號(hào))。

A． B． C． D．

(4)目前最常用的電極材料有鋰鈷復(fù)合氧化物和石墨。

①鋰鈷復(fù)合氧化物中Li、Co、O分別形成了六邊層狀結(jié)構(gòu)(圖a)，按照Li-O-Co-O-Li–O-Co-O- Li--順序排列，則該化合物的化學(xué)式為____，Co3+的價(jià)層電子排布式為_____。

②石墨晶胞(圖b)層間距為d pm，C—C鍵長(zhǎng)為a pm，石墨晶體的密度為p g/cm3，列式表示阿伏加德羅常數(shù)為____mol-l。

(5)硅酸鹽中Si元素一般顯+4價(jià)，如下圖所示是一種無(wú)限長(zhǎng)單鍵的多聚硅酸根離子的結(jié)構(gòu)，其中“”表示Si原子，“”表示氧原子，則該長(zhǎng)鏈硅酸根離子的通式為________________________。

Answer 1

【答案】正四面體 O>S>P 分子中含有多個(gè)羥基，可與水分子間形成氫鍵 sp2、sp3 2NA B LiCoO2 3d6 (SinO3n+1)(2n+2)-

【解析】

(1)PO43-中P原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=4，且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷空間構(gòu)型；元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大；

(2)根據(jù)抗壞血酸分子內(nèi)含基，可與水分子間形成氫鍵判斷；根據(jù)分子內(nèi)有碳原子連接方式判斷雜化方式；與四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)相連的碳原子稱為手性碳原子；

(3)結(jié)合信息：O2因具有單電子而成為順磁性分子，從示意圖知B結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵有3電子，B有單電子；

(4)①根據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖判斷Li、Co和O個(gè)數(shù)比，進(jìn)而得到化學(xué)式；鈷的原子序數(shù)為27，Co3+有24個(gè)電子，電子排布式為[Ar]3d6；

②計(jì)算石墨晶胞中碳原子數(shù)目，進(jìn)而求出晶胞的質(zhì)量，根據(jù)圖中信息求出晶胞的體積，應(yīng)用晶胞的密度進(jìn)行求算；

(5)根據(jù)圖示找出規(guī)律，然后推斷硅原子數(shù)目為n時(shí)含有的氧原子數(shù)目及所帶電荷數(shù)，從而確定其化學(xué)式。

(1)PO43-中P原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=4，且不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)；元素的非金屬性越強(qiáng)，其電負(fù)性越大，則電負(fù)性O＞S＞P；故答案為：正四面體；O＞S＞P；

(2)抗壞血酸碳原子數(shù)目相對(duì)較少，但分子內(nèi)含4個(gè)羥基，可與水分子間形成氫鍵，因此它易溶于水；分子內(nèi)有碳碳單鍵、對(duì)應(yīng)碳原子sp3雜化方式，也有碳碳雙鍵，對(duì)應(yīng)碳原子sp2雜化方式；與四個(gè)不同的原子或原子團(tuán)相連的碳原子稱為手性碳原子，由圖知，1個(gè)抗壞血酸分子中含2個(gè)手性碳原子，則1mol抗壞血酸中手性碳原子的數(shù)目為2NA；故答案為：分子中含有多個(gè)羥基，可與水分子間形成氫鍵；sp3、sp2；2NA；

(3)結(jié)合信息：O2因具有單電子而成為順磁性分子，從示意圖知B結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵有3電子，B有單電子，B滿足；故答案為：B；

(4)①鋰鈷復(fù)合氧化物中Li、Co、O分別形成了六邊層狀結(jié)構(gòu)(圖a)，整個(gè)六棱柱結(jié)構(gòu)中：Li個(gè)數(shù)為：12×+2×+6＝9個(gè)，Co個(gè)數(shù)為：7+6×＝9，O個(gè)數(shù)為14+12×＝18，則，Li、Co和O個(gè)數(shù)比為1：1：2，化學(xué)式為 LiCoO2；鈷的原子序數(shù)為27，Co3+有24個(gè)電子，電子排布式為[Ar]3d6，其價(jià)層電子排布式為3d6；故答案為：LiCoO2；3d6；

②石墨晶胞中碳原子數(shù)目＝8×+4×+1+2＝4，故晶胞的質(zhì)量=4×g，層內(nèi)(平行四邊形)C-C鍵長(zhǎng)為apm＝a×10-10cm，底面的邊長(zhǎng)為2×a×10-10cm＝a×10-10cm，底面上的高為×底面的邊長(zhǎng)＝a×10-10cm，層間距為dpm，則晶胞的體積＝a×10-10cm×a×10-10cm×2d×10-10cm=da2×10-30cm3，則該晶胞的密度=g/cm3，則NA=，故答案為：；

(5)該長(zhǎng)鏈硅酸根離子每個(gè)單元為四面體結(jié)構(gòu)，根據(jù)圖示可知：若一個(gè)單環(huán)狀離子中Si原子數(shù)為n，則含有n個(gè)四面體結(jié)構(gòu)，含有的氧原子數(shù)為(3n+1)個(gè)，即：含有n個(gè)Si，則含有(3n+1)個(gè)O，帶有的負(fù)電荷為：n×(+4)+(3n+1) ×(-2)＝(2n+2)，則其化學(xué)式為：(SinO3n+1)(2n+2)，故答案為：(SinO3n+1)(2n+2)。