题目列表(包括答案和解析)
石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成,如右图所示,图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。![]()
(1)该晶胞的碳原子个数 。
(2)写出晶胞内各碳的原子坐标。
(3)已知石墨的层间距为334.8 pm,C-C键长为142 pm,计算石墨晶体的密度为 。
石墨可用作锂离子电池的负极材料,充电时发生下述反应:Li1-xC6+x Li++x e-→ LiC6 其结果是,Li+嵌入石墨的A、B层间,导致石墨的层堆积方式发生改变,形成化学式为LiC6的嵌入化合物。
(4)右图给出了一个Li+沿C轴投影在A层上的位置,试在右图上标出与该离子临近的其他6个Li+的投影位置。
(5)在LiC6中,Li+与相邻石墨六元环的作用力属何种键型?
(6)某石墨嵌入化合物每个六元环都对应一个Li+,写出它的化学式。
锂离子电池的正极材料为层状结构的LiNiO2。已知LiNiO2中Li+和Ni3+均处于氧离子组成的正八面体体心位置,但处于不同层中。
(7)将化学计量的NiO和LiOH在空气中加热到770℃可得LiNiO2,试写出反应方程式。
(8)写出LiNiO2正极的充电反应方程式。
(9)锂离子完全脱嵌时 LiNiO2 的层状结构会变得不稳定,用铝取代部分镍形成LiNi1-y Al y O2。可防止理离子完全脱嵌而起到稳定结构的作用,为什么?
(12分)
A.下图是元素周期表中的前四周期,①~⑨为相应的元素,请从中选择合适的元素回答问题:
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| |||||||||||||||||
| ② | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | |||||||||||||
| ⑦ | ⑧ | ⑨ | |||||||||||||||
(1)根据元素原子的外围电子排布特征,元素周期表可划分为五个区域,①元素位于周期表
的 区。
(2)②、⑥两元素形成的化合物的空间构型为 ,其中心原子的杂化类型为 。
(3)写出元素⑧基态原子的电子排布式 。
(4)①③两元素形成的最简单的化合物与 (写微粒符号)互为等电子体。
(5)元素⑦与CO可形成的X(CO)5型化合物,该化合物常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断该化合物晶体属于___ 晶体(填晶体类型)。
(6)元素⑨的离子的氢氧化物不溶于水,但可溶于氨水中,该离子与NH3间结合的作用力
为 。
(7) 金属⑦的晶体在不同温度下有两种堆积方式,晶胞分 别如右图所示。
则面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的原子个数之比为 。
B.(12分)乙醇是重要的化工产品和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇
2CO2(g)+6H2(g)
CH3CH2OH(g)+3H2O(g)①,25℃时, K=2.95×1011
2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g)②,25℃时, K=1.71×1022
(1)写出反应①的平衡常数表达式K=__________________。
(2)条件相同时,反应①与反应②相比,转化程度更大的是________。以CO2为原料合成乙醇的优点是 (写出一条即可)。
根据表中数据分析:
①温度升高,K值______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②提高氢碳比[ n(H2)/n(CO2)],对生成乙醇 (填“有利”、“不利”)。
(4)在下图的坐标中作图说明压强变化对反应①的化学平衡的影响。(必须在图中标明坐标轴所表示的物理量。
1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。它形成于冷的海水中,温度达到8oC即分解为方解石和水。1994年的文献指出:该矿物晶体中的Ca2+ 离子被氧原子包围,其中2个氧原子来自同一个碳酸根离子,其余6个氧原子来自6个水分子。它的单斜晶胞的参数为:a = 887 pm, b = 823 pm, c = 1102 pm, β = 110.2°,密度d = 1.83 g cm-3,Z = 4。
⑴ 通过计算得出这种晶体的化学式。
⑵ 研究了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大的情形,并与冰及钙离子配位数也是8的二水合石膏晶体(gypsum)作了对比,结果如下图所示(纵坐标为相对体积):
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为什么选取冰和二水合石膏作对比?实验结果说明什么?
⑶ 这种晶体属于哪种类型的晶体?简述理由。
(5分)1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。它形成于冷的海水中,温度达到8oC即分解为方解石和水。1994年的文献指出:该矿物晶体中的Ca2+ 离子被氧原子包围,其中2个氧原子来自同一个碳酸根离子,其余6个氧原子来自6个水分子。它的单斜晶胞的参数为:a = 887 pm, b = 823 pm, c = 1102 pm, β = 110.2°,密度d = 1.83 g cm-3,Z = 4。
(1) 通过计算得出这种晶体的化学式。
(2) 研究了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大的情形,并与冰及钙离子配位数也是8的二水合石膏晶体(gypsum)作了对比,结果如下图所示(纵坐标为相对体积):
为什么选取冰和二水合石膏作对比?实验结果说明什么?
(3) 这种晶体属于哪种类型的晶体?简述理由。
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