【題目】鋰離子電池是現(xiàn)代高性能電池的代表,高性能的電極材料與物質結構密切相關。

(l) LiFePO4因具有良好的結構穩(wěn)定性而成為新一代正極材料,這與PO43-的結構密切相關,PO43-的立體構型為____。P、O、S的電負性從大到小的順序為______________

(2)通常在電極材料表面進行包覆處理以增強其導電性。抗壞血酸常被用作碳包覆的碳源,其易溶于水的原因是 ___,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______

(3) Li+過度脫出易導致鋰電池結構坍塌產(chǎn)生O2而爆炸,實驗證實O2因具有單電子而成為順磁性分子,下列結構式(黑點代表電子)中最有可能代表O2分子結構的是____(填標號)。

A.

B.

C.

D.

(4)目前最常用的電極材料有鋰鈷復合氧化物和石墨。

①鋰鈷復合氧化物中Li、Co、O分別形成了六邊層狀結構(圖a),按照Li-O-Co-O-Li–O-Co-O- Li--順序排列,則該化合物的化學式為____Co3+的價層電子排布式為_____。

②石墨晶胞(圖b)層間距為d pm,C—C鍵長為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

【答案】正四面體 O>S>P 分子中含有多個羥基,可與水分子間形成氫鍵 sp2sp3 2NA B LiCoO2 3d6

【解析】

(l) 根據(jù)價層電子對互斥理論,計算磷酸根離子的價電子對數(shù),找出PO43-空間構型,PO、S的電負性從大到小的順序按非金屬性強弱和電負性大小之間的關系來回答;

(2)抗壞血酸易溶于水的原因從影響溶解性的因素——含羥基及其與水的作用來分析,抗壞血酸中碳原子的雜化方式從碳碳鍵角度分析,1mol抗壞血酸中手性碳原子的數(shù)目結合定義和圖示結構判斷;

(3)結合信息和示意圖選擇判斷;

(4)結合①鋰鈷復合氧化物中Li、CoO分別形成了六邊層狀結構(圖a),用均攤法計算晶胞內的原子數(shù),求該化合物的化學式,鈷的原子序數(shù)為27,則按電子排布規(guī)律可寫Co3+的價層電子排布式;

②已知石墨晶胞(圖b)層間距為d pmC—C鍵長為a pm,按晶胞的密度等于晶體的密度為p g/cm3,列式求阿伏加德羅常數(shù);

(l) PO43-P原子價層電子對個數(shù) 且不含孤電子對,根據(jù)價層電子對互斥理論判斷空間構型為正四面體結構;

答案為:正四面體;

元素的非金屬性越強,其電負性越大,則電負性O>S>P;

答案為:O>S>P;

(2)抗壞血酸碳原子數(shù)目相對較少,但分子內含4個羥基,可與水分子間形成氫鍵,因此它易溶于水;

答案為:分子中含有多個羥基,可與水分子間形成氫鍵;

分子內有碳碳單鍵、對應碳原子sp3雜化方式,也有碳碳雙鍵,對應碳原子sp2雜化方式;

答案為:sp2、sp3

與四個不同的原子或原子團相連的碳原子稱為手性碳原子,由圖知,1個抗壞血酸分子中含2個手性碳原子,則1mol抗壞血酸中手性碳原子的數(shù)目為2NA;

答案為:2NA

(3)結合信息:O2因具有單電子而成為順磁性分子,從示意圖知B結構中化學鍵有3電子,B有單電子,B滿足;

答案為:B;

(4) 鋰鈷復合氧化物中Li、CoO分別形成了六邊層狀結構(圖a),整個六棱柱結構中:Li個數(shù)為:個,Co個數(shù)為:,O個數(shù)為: 則,Li、CoO個數(shù)比為112,化學式為LiCoO2;

答案為:LiCoO2

鈷的原子序數(shù)為27,Co3+24個電子,電子排布式為[Ar] 3d6,其價層電子排布式為3d6

答案為:3d6;

石墨晶胞中碳原子數(shù)目= ,故晶胞的質量= ,層內(平行四邊形)C—C鍵長為a pm=,底面的邊長為,底面上的高為 底面的邊長=,層間距為d pm,則晶胞的體積=××=,則該晶胞的密度,則NA=

答案為: 。

練習冊系列答案
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【題目】25℃時,將濃度均為0.1mol/L 、體積分別為VaVbHA溶液與BOH溶液按不同體積比混合,保持Va+Vb=100mL,Va、Vb與混合液的pH的關系如圖所示。下列說法正確的是(

A. Ka(HA)的值與Kb(BOH)的值不相等

B. b點時,水電離出的c(H+)=10-7 mol/L

C. c點時,c(A-)>c(B+)

D. a→c過程中 不變

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【題目】生物質能是一種潔凈、可再生的能源。生物質氣(主要成分為CO、CO2)H2混合,催化合成甲醇是生物質能利用的方法之一。

1)①上述反應的催化劑含有Cu、ZnAl等元素。寫出基態(tài)Cu原子的核外電子排布式:______

②銅的一種氧化物晶胞中(結構如圖所示),所包含的Cu原子數(shù)目為______。

③其中O原子的配位數(shù)為______。

2)根據(jù)等電子原理,寫出CO分子的結構式______。

3)甲醇催化氧化可得到甲醛(HCHO),甲醛與新制Cu(OH)2的堿性溶液反應生成Cu2O沉淀。

①甲醇沸點比甲醛高得多的原因是______。

②甲醇分子中原子軌道的雜化類型為sp3的原子個數(shù)為______。

③甲醛分子的空間構型是______;1mol甲醛分子中σ鍵的數(shù)目為______。

④甲醇中C、HO三種元素電負性由大到小的順序為______。

Cu2O的熔點比Cu2S高的原因是______

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【題目】已知乙炔與苯蒸氣完全燃燒的熱化學方程式如下所示:

2C2H2g+5O2g→4CO2g+2H2Ol+2600kJ

2C6H6g+15O2g→12CO2g+6H2Ol+6590kJ

下列說法正確的是

A.2mol C2H2g 完全燃燒生成氣態(tài)水時放熱大于2600kJ

B.2mol C6H6l 完全燃燒生成液態(tài)水時放熱大于6590kJ

C.相同條件下,等質量的C2H2g)與C6H6g)完全燃燒,C6H6g)放熱更多

D.C2H2g 三聚生成C6H6g 的過程屬于放熱反應

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【題目】室溫下,向20mL濃度均為0.1mol/LNaOHMOH溶液中分別滴加0. 1mol/L鹽酸,溶液的pH隨鹽酸體積變化如圖所示。下列說法不正確的是( )

A.MOH的電離常數(shù)約為1×l0-5B.a點溶液中存在

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【題目】下列說法中,正確的是 ( )

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【題目】對于反應:K2Cr2O7 + 14HCl → 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2↑+ 7H2O ,若有0.1mol K2Cr2O7參加反應,下列說法正確的是(

A.被氧化的HCl51.1molB.轉移電子1.806×1023

C.氧化產(chǎn)物為7.3gD.還原劑占參加反應HCl

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【題目】氮及其化合物對環(huán)境具有顯著影響。

(1)已知汽車氣缸中氮及其化合物發(fā)生如下反應:

N2(g)+O2(g)2NO(g) H=+180 kJ/mol

N2(g)+2O2(g)2NO2(g) H=+68 kJ/mol

2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H=__________ kJ/mol

(2)對于反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程如下:

第一步:2NO(g)N2O2(g)(快速平衡)

第二步:N2O2(g)+O2(g) 2NO(g)(慢反應)

其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡,第一步反應中:υ=k1 ·c2(NO),υ =k1 ·c(N2O2),k1k1 為速率常數(shù),僅受溫度影響。下列敘述正確的是__________

A. 整個反應的速率由第一步反應速率決定

B. 同一溫度下,平衡時第一步反應的越大,反應正向程度越大

C. 第二步反應速率慢,因而平衡轉化率也低

D. 第二步反應的活化能比第一步反應的活化能高

(3)在密閉容器中充入一定量的CONO氣體,發(fā)生反應2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) H<0,圖為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系:

①溫度:T1__________T2(“>”、“<”“=”)。

②若在D點對反應容器升溫,同時擴大體積使體系壓強減小,重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中AG點中的__________(填字母)。

③某研究小組探究該反應中催化劑對脫氮率(NO轉化率)的影響。將相同量的NOCO 以一定的流速分別通過催化劑ab,相同時間內測定尾氣,a結果如圖中曲線I所示。已知:催化效率 b>a;b的活性溫度約450℃。在圖中畫出b所對應的曲線(300℃開始畫) _______

(4)在汽車的排氣管上加裝催化轉化裝置可減少NOx的排放。研究表明,NOx的脫除率除與還原劑、催化劑相關外,還取決于催化劑表面氧缺位的密集程度。以La0.8A0.2BCoO3X(A、B 均為過渡元素)為催化劑,用H2還原NO的機理如下:

第一階段:B4(不穩(wěn)定)H2低價態(tài)的金屬離子(還原前后催化劑中金屬原子的個數(shù)不變)

第二階段:I . NO(g)+□→NO(a)

II . 2NO(a)→2N(a)+O2(g) III. 2N(a)→N2(g)+2□

IV. 2NO(a)→N2(g)+2O(a) V. 2O(a)→O2(g)+2□

注:表示催化劑表面的氧缺位,g表示氣態(tài),a表示吸附態(tài)

第一階段用氫氣還原 B4得到低價態(tài)的金屬離子越多,第二階段反應的速率越快,原因是________

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【題目】隨著科技的進步,合理利用資源、保護環(huán)境成為當今社會關注的焦點。甲胺鉛碘(CH3NH3PbI3)用作全固態(tài)鈣鈦礦敏化太陽能電池的敏化劑,可由CH3NH2PbI2HI為原料合成,回答下列問題:

1)制取甲胺的反應為CH3OH(g)+NH3(g) CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。已知該反應中相關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:

共價鍵

C-O

H-O

N-H

C-N

鍵能/kJ·mol1

351

463

393

293

則該反應的ΔH_______。

2)上述反應中所需的甲醇工業(yè)上利用水煤氣合成,反應為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH0。在一定條件下,將1 mol CO2 mol H2通入密閉容器中進行反應,當改變某一外界條件(溫度或壓強)時,CH3OH的體積分數(shù)φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示:

①平衡時,MCH3OH的體積分數(shù)為10%,則CO的轉化率為________。

X軸上a點的數(shù)值比b________(填“大”或“小”)。某同學認為上圖中Y軸表示溫度,你認為他判斷的理由是_____________________。

3)實驗室可由四氧化三鉛和氫碘酸反應制備難溶的PbI2,則每生成3 mol PbI2的反應中,轉移電子的物質的量為__________。

4)常溫下,PbI2飽和溶液(呈黃色)中c(Pb2)=1.0×103mol·L1,則Ksp(PbI2)=_________;已知Ksp(PbCl2)=1.6×105,則轉化反應PbCl2(s)+2I-(aq) PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常數(shù)K_________。

5)分解HI曲線和液相法制備HI反應曲線分別如圖1和圖2所示:

①反應H2(g)+I2(g) =2HI(g) 的ΔH__________(填大于或小于)0。

②將二氧化硫通入碘水中會發(fā)生反應:SO2I22H2O=3HHSO42I,I2II3,圖2中曲線ab分別代表的微粒是________、_________(填微粒符號);由圖2 知要提高碘的還原率,除控制溫度外,還可以采取的措施是___________________________________

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