题目列表(包括答案和解析)
(14分)钛酸锶是电子工业的重要原料,与BaTO3相比,具有电损耗低,色散频率高,对温度、机械应变、直流偏场具有优良稳定性。因此可用于制备自动调节加热元件、消磁元器件、陶瓷电容器、陶瓷敏感元件等。制备高纯、超细、均匀SrTiO3的方法研究日益受到重视。我国研究者以偏钛酸为原料常压水热法合成纳米钛酸锶,粒子呈球形,粒径分布较均匀,平均22nm。已知SrTiO3立方晶胞参数a=390.5pm。
1.写出水热法合成纳米钛酸锶的反应方程式;
2.SrTiO3晶体的结构可看作由Sr2+和O2-在一起进行(面心)立方最密堆积(ccp),它们的排列有序,没有相互代换的现象(即没有平均原子或统计原子),它们构成两种八面体空隙,一种由O2-构成,另一种由Sr2+和O2-一起构成,Ti4+只填充在O2-构成的八面体空隙中。
(1)画出该SrTiO3的一个晶胞(Ti4+用小
球,O2-用大○球,Sr2+用大
球)
(2)容纳Ti4+的空隙占据所有八面体空隙的几分之几?
(3)解释为什么Ti4+倾向占据这种类型的八面体空隙,而不是占据其他类型的八面体空隙?
(4)通过计算说明和O2-进行立方密堆积的是Sr2+而不是Ti4+的理由(已知O2-半径为140pm)
3.计算22nm(直径)粒子的质量,并估算组成原子个数。
| 元素编号 | a | b | c | d | e | f | g | h | i | j |
| 原子半径/pm | 111 | 77 | 70 | 104 | 143 | 99 | 117 | 186 | 160 | 64 |
| 最高化合价或 最低化合价 |
+2 | -4 | -3 | +6 | +3 | -1 | +4 | +1 | +2 | -1 |
| 主族 周期 |
ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | 0 |
| 1 | ||||||||
| 2 | a a |
b b |
c c |
j j |
||||
| 3 | h h |
i i |
e e |
g g |
d d |
f f |
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| 元素编号 | a | b | c | d | e | f | g | h | i | j |
| 原子半径/pm | 111 | 77 | 70 | 104 | 143 | 99 | 117 | 186 | 160 | 64 |
| 最高化合价或 最低化合价 | +2 | -4 | -3 | +6 | +3 | -1 | +4 | +1 | +2 | -1 |
| 主族 周期 | ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | |
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| 2 | ||||||||
| 3 | ||||||||
| 元素编号 | a | b | c | d | e | f | g | h | i | j |
| 原子半径/pm | 111 | 77 | 70 | 104 | 143 | 99 | 117 | 186 | 160 | 64 |
| 最高化合价或 最低化合价 |
+2 | -4 | -3 | +6 | +3 | -1 | +4 | +1 | +2 | -1 |
| 主族 周期 |
ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | 0 |
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| 3 | ______ | ______ | ______ | ______ | ______ | ______ | ||
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,阴极材料由LiMO2(M=Co,Ni,V,Mn)构成,阳极材料由石墨构成,阴、阳两极之间用半透膜隔开,充电时锂离子由阴极向阳极迁移,放电时则相反,电池可表示为:
(-)Cn/LiClO4/LiMO2(+)
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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?
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