Question

LiFePO₄、聚乙二醇、LiPF₆、LiAsF₆、LiCl等常用作锂离子聚合物电池的材料和载体。

回答下列问题:

(1)LiFePO₄中Fe的价层电子排布式为___________。

(2)LiPF₆、LiAsF₆和LiCl中所含的四种非金属元素电负性由大到小的顺序为___________。

(3)含氧酸的通式可写为(HO)_mRO_n，根据化学学科的规律下列几种酸中酸性与H₃PO₄相近的有________。

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

(4)通常在电极材料表面进行“碳”包覆处理以增强其导电性。抗坏血酸()常被用作碳包覆的碳源，其易溶于水的原因是____________________，该分子中碳原子的杂化方式为___________。

(5)电池工作时，Li⁺沿聚乙二醇分子中的碳氧链迁移的过程如图甲所示(图中阴离子未画出)。电解质LiPF₆或LiAsF₆的阴离子结构如图乙所示(X=P、As)

①从化学键角度看，Li⁺迁移过程发生___________(填“物理变化”或“化学变化”)。

②相同条件，Li⁺在___________(选填“LiPF₆”或“LiAsF₆”)中迁移较快，原因是___________。

(6)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标。LiCl·3H₂O属正交晶系(长方体形)晶胞参数为0.72mm、1.0nm、0.56nm。如图为沿x轴投影的晶胞中所有Cl原子的分布图和原子分数坐标。

①该晶胞中Cl原子的数目为___________。

②LiCl·3H₂O的摩尔质量为Mg·mol^-1，设N_A为阿伏加德罗常数的值，则LiCl·3H₂0晶体的密度为___g·cm^-3(列出计算表达式)。

Answer

3d6 F > Cl > P > As cd 抗坏血酸分子含有多个羟基，与水形成分子间氢键 sp2 、sp3 化学变化 LiAsF6 AsF6－的半径比PF6－的大，AsF6－与Li+的作用力比PF6－弱 4

【解析】

（1）26Fe的价层电子为最外层加上次外层d能级上的电子，所以价层电子为排布式为3d64s2，那么LiFePO4中Fe显+2价，失去最外层电子，LiFePO4中Fe的价层电子排布式为3d6；答案为3d6。

（2）同周期自左而右电负性增大、同主族自上而下电负性减小，故电负性：F＞P＞As＞Li；答案为F＞P＞As＞Li。

（3）H3PO4可改写为(HO)3PO1，非羟基氧原子数为1，

a．HClO可改写为(HO)ClO0，非羟基氧原子数为0；

b．HClO3可改写为(HO)ClO2，非羟基氧原子数为2；

c．H2SO3可改写为(HO)2SO1，非羟基氧原子数为1；

d．HNO2可改写为(HO)NO1，非羟基氧原子数为1；

非羟基氧原子数相同，酸性相近，故cd与H3PO4的非羟基氧原子数相同，酸性相近；答案为cd。

（4）抗坏血酸分子中含有多个羟基，可以与水分子形成分子间氢键；由抗坏血酸的分子结构可知该分子中存在碳碳双键和碳碳单键，则碳原子的杂化方式有两种sp2、sp3；答案为抗坏血酸分子含有多个羟基，与水形成分子间氢键，sp2、sp3。

（5）①从图甲看出，Li+迁移过程生成了新物质，发生了化学变化；答案为化学变化。

②因为PF6-的半径比AsF6-的小，PF6-与Li+的作用力就比AsF6-的强，迁移速度就慢；答案为LiAsF6；PF6-的半径比AsF6-的小，PF6-与Li+的作用力就比AsF6-的强，迁移速度就慢。

（6）原子分数坐标为（0.5，0.2，0.5）的Cl原子位于晶胞体内，原子分数坐标为（0，0.3，0.5）及（1.0，0.3，0.5）的Cl原子分别位于晶胞的左侧面、右侧面上，原子分数坐标为（0.5，0.8，1.0）及（0.5，0.8，0）的Cl原子分别位于晶胞的上底面、下底面，原子分数坐标为（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轴的棱上，则晶胞中Cl原子数目为：1+4×+4×=4，根据Cs守恒有n（LiCl•3H2O）=n（Cl）=mol，晶胞的质量m=nM=g，晶胞体积V=abc×10-27cm3=0.72×1.0×0.56×10-27cm3，晶体密度ρ===（g•cm-3）；答案为：4，