Question

【題目】2019年諾貝爾化學獎由約翰·B·古迪納夫、M·斯坦利·威廷漢、吉野彰三人分獲，以表彰他們研究鋰離子電池做出的貢獻。鋰離子正極材料有LiMO2(M=Co、Ni、Mn) .

回答下列問題：

（1）基態(tài)Co原子價電子排布式為______，基態(tài)Li原子核外電子運動狀態(tài)有____種。

（2）鋰離子電池電解常用的鋰鹽有LiClO4、LiBF4等，常采用有機溶劑有乙醚、丙烯酯()等。

①LiClO4中陰離子空間構型為______，與其鍵合方式相同、空間構型也相同的離子和分子是___________________________ (各舉一例).

②Li、Cl、F、B的電負性從大到小的順序為_____；丙烯碳酸酯中碳原子的雜化方式是____。

③C2H5OC2H5(乙醚)的沸點比乙醇的低，其原因是________________。

（3）LiCoO2的晶胞是六棱柱，其結構如圖所示：

晶胞中含氧原子數(shù)為_____，若晶胞的底邊邊長為a cm，高為c cm，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則LiCoO2的密度為_______g·cm —3(列出計算式)。

Answer 1

【答案】3d74s2 3 正四面體 SO42-、CH4 F＞Cl＞B＞Li sp2、sp3 乙醇分子間有氫鍵，乙醚分子間沒有氫鍵 10 =

【解析】

（1）基態(tài)Co原子價電子排布式為3d74s2，基態(tài)Li原子核外有3個電子。

（2）①LiClO4中陰離子是ClO4-，用VSEPR理論計算中心原子的價電子對數(shù)，以確定其空間構型。

②電負性是成鍵原子對鍵合電子的吸引力；丙烯碳酸酯中含有兩種碳原子，一種是以單鍵結合成四面體結構的碳原子，另一種是形成碳氧雙鍵的碳原子。

③從氫鍵的角度解釋。

（3）根據LiCoO2的晶胞，計算氧原子的個數(shù)。位于六棱柱的棱上的原子被3個晶胞共有，在體心的原子100%屬于該晶胞。求出一個晶胞的質量和一個晶胞的體積，根據密度等于質量和體積的比值，求出晶體的密度。

（1）基態(tài)Co原子價電子排布式為3d74s2，基態(tài)Li原子核外共有3個電子，所以電子運動狀態(tài)有3種。

（2）①LiClO4中陰離子是ClO4-，中心原子Cl的價電子對數(shù)為4+(7+1-4×2)=4，所以其空間構型為正四面體，Cl和O以共價鍵結合。與ClO4-鍵合方式相同、空間構型也相同的離子可以是SO42-，分子可以是CH4、CCl4。

②電負性是成鍵原子對鍵合電子的吸引力，所以Li、Cl、F、B的電負性從大到小的順序為F＞Cl＞B＞Li；丙烯碳酸酯中含有兩種碳原子，一種是以單鍵結合成四面體結構的碳原子，以sp3雜化，另一種是形成碳氧雙鍵的碳原子，雜化方式是sp2。

③乙醇分子間有氫鍵，乙醚分子間沒有氫鍵，故C2H5OC2H5(乙醚)的沸點比乙醇的低。

（3）在LiCoO2的晶胞中，氧原子位于六棱柱的棱上和體心，位于棱上的共有24個，體心的有2個，所以晶胞中含的氧原子數(shù)為24×+2=10個。根據化學式，在晶胞中，含Li和Co均為5個，所以一個晶胞的質量為，晶胞的體積為cm3，所以其密度為=g·cm-3。