题目
题型:不详难度:来源:
(-)Cn/LiClO4/LiMO2(+)
⑴写出锂电池充放电时的可逆电极反应。
⑵根据上图所示的LiMO2的尖晶石结构,写出氧的堆积方式,并指出Li和M占据何种空隙,画出以氧为顶点的一个晶胞。
⑶锂离子在阳极与石墨形成固体混合物,试推测并画出锂离子嵌入石墨的可能结构。
⑷早期的阳极材料用的是锂金属,试指出锂金属作阳极材料的不足,并说明还可以用什么物质替代石墨作阳极材料?
答案
Anode: nC+xLi++xe=LixCn
正反应为充电、逆反应为放电反应。(4分)
⑵ O:立方面心密堆积;Li和M占据八面体空隙;(1分)
以氧为顶点的一个晶胞表示如下:
(2分)
⑶(3分)
⑷锂活泼,易与电解质反应,形成锂的枝状晶体,导致电池被侵蚀或爆炸。(1分)
还可用低熔点的金属如Si,Bi,Pb,Sn,Cd等与锂掺杂形成金属合金,或用电解质如液体电解质LiPF6,LiBF6,LiAsF6及LiOSO2CF3(有机溶剂不能含水),以及固体电解质等。(1分)
解析
阳极: xLi++Cn+xe-→LixCn
阴极:LiMO2-xe-→Li1-xMO2+xLi+
放电时反应反方向进行。
⑵根据题意——LiMO2为尖晶石结构,该结构中,O2-呈面心立方密堆积,Li+和M交替地填满所有的八面体空隙。从图上可知,该种画法中M3+、Li+的原子分数坐标为:(0,0,0),(1/2,1/2,0),(1/2,0,1/2),(0,1/2,1/2)——即交替地分布于顶点和面心;而O2-的原子分数坐标为(1/2,0,0),(0,1/2,0),(0,0,1/2),(1/2,1/2,1/2),即棱心和体心的位置。因此坐标发生移,将O2-平移到晶胞顶点的位置后,M3+、Li+交替位于晶胞的棱心和体心的位置。如下图所示:
⑶Li+嵌入石墨的层状结构之间,碳原子与锂离子之间发生一定的静电作用,石墨体积稍微变大。最大程度地嵌入时,锂离子呈简单六方晶体,晶胞结构示意图如下:
⑷锂是活泼金属,因此易与电解质反应,形成锂的枝状晶体,导致电池被侵蚀或爆炸。能够代替石墨的材料至少要满足这几个条件:一是不能锂发生化学反应,二最好是层状结构,以便嵌入Li+,三是能导电。所以还可用低熔点的金属如Si,Bi,Pb,Sn,Cd等与锂掺杂形成金属合金,或用电解质如液体电解质LiPF6,LiBF6,LiAsF6及LiOSO2CF3(有机溶剂不能含水),以及固体电解质等。
核心考点
试题【锂电池由于其安全可靠的性能,体积小、质量轻、高效能及可逆等卓越品质被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式电子器材中。下图为锂电池工作原理图,阴极材料】;主要考察你对认识晶体等知识点的理解。[详细]
举一反三
⑴推测Al2O3基质中掺入Cr3+的发光原理。
⑵Y2O3属立方晶系,将Y2O3的立方晶胞分为8个小立方体,Y在小立方体的面心和顶点,O位于小立方体内的四面体空隙,画出这样四个小立方体,指出Y和O的配位数。
A.KCl、H2S | B.H2、I2 | C.NH4Cl、NaCl | D.CO2、SiO2 |
A.1 | B.2 | C.3 | D.4 |
下列推测正确的是
A.XeF2分子中各原子均达到八电子结构 |
B.某种氟化氙的晶体结构单元如右图,可推知其化学式为XeF6 |
C.XeF4按已知方式水解,每生成4molXe,转移16mol电子 |
D.XeF2加入水中,在水分子作用下将重新生成Xe和F2 |
FeSO4·7H2O的晶胞参数为a=1.407nm,b=0.6503nm,c=1.104nm,α=γ=90.00°,β=105.57°密度为1.898g/cm3,无水FeSO4晶体中最近的Fe—O距离为0.212nm,S—O距离为0.151nm,Fe—S距离为0.475nm,Fe—Fe距离为0.769nm,(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O的晶胞参数为a=0.932nm,b=1.265nm,c=0.624nm,α=γ=90.00°,β=106.80°,密度为1.864g/cm3,最近的Fe—O距离0.209nm,S—O距离为0.149nm,Fe—Fe距离为0.486nm,NH4+—Fe距离为0.483nm,N—S距离为0.361nm
⑴ 计算一个FeSO4·7H2O晶胞和一个(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O晶胞分别所含原子个数
⑵ 晶体自身的结构如空隙大小直接影响化学反应进行的趋势,试通过计算说明
FeSO4·7H2O比(NH4) 2Fe(SO4)2.·6H2O更易被氧化
已知:O的共价半径为0.66nm,在晶体中+2价的Fe半径为0.061nm,—2价的O半径为0.121nm,+6价的S半径为0.029nm,—3价的N半径为0.148nm
⑶ FeSO4·7H2O在潮湿的空气中被氧化的产物为Fe(OH)SO4·3H2O,写出反应的化学方程式
_____________________________________________________________
⑷ 在水溶液中(NH4) 2Fe(SO4)2·6H2O与FeSO4·7H2O稳定性相当,请分析其原因
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